Administración del espectro: El uso de las ondas radiofónicas para el máximo beneficio social y económico

Por Martín Cave y Wiliam Webb

El uso del espectro radioeléctrico es parte esencial de casi todos los aspectos cotidianos de las actividades personales, empresariales y gubernamentales. La vida actual sin los servicios que dependen del espectro_ televisión, radio, internet, transporte aéreo, telefonía celular, además de mutros otros_ sería inconcebible. Administración del espect

• Idioma: Español
• Editorial: Libreria CIDE
• Fecha de lanzamiento: 20 sept 2023

Martín Cave

Martín Cave es economista especializado en regulación y ha trabajado sobre todo en temas de telecomunicaciones, radiodifusión, energía y espectro. Catedrático en la Escuela de Negocios de la Universidad de Warwick y en el departamento de Economía de la Universidad de Brunel. Ha sido presidente de la Comisión de Competencia del Reino Unido, y anteriormente fue miembro del Consejo Asesor en materia de espectro de la autoridad reguladora del Reino Unido, Ofcom. Wiliam Webb es profesor visitante en las universidades de Surrey y Southampton, Reino Unido. Ha sido consultor en comunicaciones en campos como diseño de hardware, simulación por computadora, modelos de propagación y administración del espectro. Presidente de Institution of Engineering and Technology (IET) y director general de Weightless SIG. Miembro del Consejo Asesor en materia de espectro de Ofcom y miembro del Consejo del Programa TPRC.

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Prefacio

En 2007 publicamos nuestro libro anterior, Essentials of Modern Spectrum Management . Desde entonces muchas cosas han cambiado en el mundo: la explosión de la demanda de datos móviles, la aparición del acceso dinámico al espectro y otros tipos de intercambio, el despliegue de nuevas técnicas de subasta. Algunos de los acontecimientos que en 2007 eran muy prometedores, como el de la banda ultra ancha, no han podido cumplir con las expectativas, mientras que otros, como los espacios blancos de televisión, reciben ahora un gran impulso.

Cuando decidimos que era el momento de lanzar una nueva edición, llegamos a la conclusión de que los cambios que se necesitaba hacer a la versión de 2007 eran tan extensos que ameritaban un enfoque completamente nuevo. De ahí que presentemos ahora este libro, que pretende cubrir las principales cuestiones relacionadas con las tecnologías, la economía y las prácticas de uso y administración del espectro, para considerar diferentes enfoques, mirar hacia adelante y hacer recomendaciones para la administración del espectro en el futuro.

Agradecimientos

Los autores agradecen a los doctores Chris Doyle y Rob Nicholls, quienes contribuyeron a la elaboración de los capítulos IV y V, y al doctor Leo Fulvio Minervini, quien colaboró en la redacción del capítulo VII. Los doctores Minervini y Nicholls, y Adrian Foster leyeron el manuscrito y nos hicieron comentarios sumamente útiles. Thomas Welter amablemente nos proporcionó cierta información sobre el espectro en Francia. Neil Pratt contribuyó al capítulo XI, y Graham Louth también nos apoyó con consejos y comentarios.

Plan de obra

El libro consta de cuatro partes: La primera es una sección elemental, pensada para asegurarnos de que todos los lectores tengan los conocimientos suficientes para abordar el material del resto del libro. En ella cubrimos los fundamentos de la administración del espectro, cuestiones técnicas y economía básica.

La segunda parte trata sobre los métodos económicos convencionales de la administración del espectro, como las subastas, la comercialización y la fijación de precios, temas que han evolucionado a lo largo de una década o más.

La tercera, aborda los enfoques de gestión del espectro que creemos que serán sobresalientes en el futuro, incluido el acceso compartido y dinámico al espectro y las nuevas formas de concesión de licencias con base en la interferencia provocada.

En la cuarta parte analizamos algunos estudios y problemas de caso. Se utiliza la banda de ultra alta frecuencia (uhf, por sus siglas en inglés) de televisión para ilustrar una serie de principios que se analizaron en los primeros capítulos; se consideran sistemas que el sector público podría adoptar para la administración internacional del espectro, y se examina el papel del espectro en la economía en general. Por último, se incluye nuestra proyección de tendencias y la agenda clave que consideramos deberá ser atendida.

primera parte

Fundamentos

I. Administración del espectro en todo el mundo

Usos del espectro radioeléctrico

Introducción

El uso del espectro radioeléctrico es parte esencial de casi todos los aspectos cotidianos de las actividades personales, empresariales y gubernamentales. La vida sin los servicios que dependen del espectro sería inconcebible —es decir, con muy escasos o nulos servicios de televisión, radio, internet, transporte aéreo, telefonía celular, además de muchos otros—. En esta sección ofrecemos un resumen de los principales usos del espectro radioeléctrico, su asignación actual y sus probables necesidades a futuro. A modo de ejemplo, la gráfica I.1 muestra los principales usos del espectro en el Reino Unido y su distribución actual a lo largo y ancho de un amplio rango de frecuencias.

Para interpretar la gráfica (hay que recordar que se refiere sólo al Reino Unido) es importante señalar, primero, que el uso de todas las bandas de frecuencia suman más de cien por ciento. Esto se debe a que gran parte de la banda está compartida y en la gráfica, si dos aplicaciones comparten, por ejemplo, 10 por ciento de la banda, se considera que ambas están usando 10 por ciento, ya que es muy difícil separar la utilización compartida. Sobre esta base, algunos usos parecen exagerados: por ejemplo, los equipos para la creación de programas y acontecimientos especiales (pmse, por sus siglas en inglés) que, en un sentido amplio, se trata del uso de cámaras y micrófonos inalámbricos, parece tener más acceso al espectro por debajo de 1 GHz que las telecomunicaciones móviles, pero toda la asignación de pmse se comparte con la transmisión, y el equipo pmse tiene que trabajar en torno a la transmisión, por lo que recibe, en la práctica, poca asignación real.

En la gráfica, el uso se divide en cuatro bandas de frecuencia diferentes. En el siguiente capítulo se analizan con más detalle las ventajas y desventajas de las diferentes frecuencias. Baste decir aquí que las bandas por debajo de 6 GHz se consideran mucho más valiosas que las que se encuentran por encima de dicho nivel, y que la banda por debajo de 1 GHz es especialmente útil cuando se necesita propagación de largo alcance. Pasemos ahora a hacer una breve descripción de cada uno de los sectores.

El sector público

Este sector abarca todos los usos gubernamentales (locales, regionales y nacionales), que son sumamente variados. Por mucho, los principales usuarios en este sector son las fuerzas armadas y la actividad aeroespacial. Otros usuarios importantes son los servicios de emergencia y entidades como la seguridad marítima (por ejemplo, el servicio de guardacostas) y la investigación científica. Por lo tanto, a diferencia de las categorías que se identifican a continuación, el espectro del sector público se dedica a una gran cantidad de aplicaciones.

En la mayoría de los países los servicios de defensa son un usuario importante del espectro radioeléctrico. En cierto modo, este es un reflejo de todos los demás usos —los servicios de defensa tienen su propio sistema móvil de radio, su propio sistema aeronáutico, sus sistemas de corto alcance, etc.—; por lo general, el uso real del espectro es confidencial en términos tanto de las aplicaciones para las que se utiliza cada banda como su respectivo nivel de uso. En las últimas décadas el uso del espectro para fines de defensa ha disminuido poco a poco en las economías avanzadas, conforme las necesidades de defensa disminuyen a escala nacional y el valor del uso comercial se incrementa. Sin embargo, en los últimos años, las nuevas tecnologías, como los drones no tripulados que requieren enlaces de video, sugieren que el uso va a crecer otra vez para satisfacer estas necesidades. Entender cuánto espectro tiene que separarse para fines de defensa y vigilancia es extremadamente difícil y se aborda con detalle en el capítulo XII.

El uso aeronáutico del espectro se dedica principalmente a la navegación por radar. Hay muchos sistemas de radar diferentes, desde radares de largo alcance que vigilan todo el espacio aéreo de un país, hasta radares de acercamiento en los aeropuertos e incluso radares que controlan la basura o desechos en las pistas de aterrizaje. Los aviones también utilizan radares para detectar el terreno, otros aviones, turbulencias y mal tiempo. La precisión de un sistema de radar está relacionada con el ancho de banda que se utilice y con requisitos de alta precisión, en el caso de la mayoría de las aplicaciones aeronáuticas una gran cantidad de ancho de banda se dedica a estos radares. Su uso necesita estar normalizado a nivel internacional, de tal manera que los aviones puedan utilizar los mismos sistemas en todo el mundo. Otras aplicaciones aeronáuticas incluyen enlaces de radio con los pilotos, mismos que se ubican en la banda de muy alta frecuencia (vhf) justo por encima de la radiodifusión sonora, enlaces de datos para las aplicaciones que utilizan los pasajeros durante el vuelo y que suelen emplear sistemas satelitales, y altímetros de radio que proporcionan a los pilotos información de la altura sobre el nivel del suelo. En términos generales, el uso aeronáutico del espectro es estático, por lo que cualquier cambio en su asignación es extraordinariamente difícil.

Los servicios de emergencia utilizan el espectro para sus propios sistemas de radio privados; esto es, en términos generales, el equivalente de una solución celular para la policía, bomberos y ambulancias. Al ser ellos los dueños, los servicios de emergencia tienen mayor control sobre la cobertura, disponibilidad, confiabilidad y otras características. En la actualidad, los servicios de emergencia están en busca de frecuencias adicionales de manera que puedan aumentar la capacidad de datos de su sistema, aunque no queda claro que se les vaya a conceder de manera global (hay algunas excepciones, como en Estados Unidos¹). Esta categoría de uso a veces se denomina de protección civil y operaciones de socorro en caso de catástrofe (ppdr, por sus siglas en inglés). También se ha sugerido que tales usuarios podrían compartir espectro con usuarios privados de comunicaciones móviles.

Uso sin licencia

El uso sin licencia —a veces conocido como bienes comunes o comunales del espectro, o exento de licencia— es un amplio conjunto de aplicaciones, entre las cuales las más conocidas son el Wi-Fi² y el Bluetooth. Las bandas sin licencia son algo así como los parques públicos —cualquiera puede utilizarlos, siempre y cuando sigan las reglas de entrada; esto se discute con detalle en el capítulo VIII—. Mientras que el uso sin licencia parece tener una gran asignación de espectro, no tiene prácticamente asignación alguna por debajo de 1 GHz (gigahertz), y gran parte de su asignación es compartida o está en bandas consideradas basura, debido a la interferencia de otros sistemas. El uso sin licencia parece crecer rápidamente, cada vez con mayor despliegue de Wi-Fi, y muchas nuevas aplicaciones, como las comunicaciones de máquina a máquina (m2 m),³ consideran las bandas sin licencia.⁴ Las autoridades reguladoras analizan si se podría otorgar acceso sin licencia a bandas con licencia cuando se presente la oportunidad —este se conoce como acceso dinámico al espectro o acceso a espacios en blanco—. Decidir cuánto espectro debería quedar sin licencia es sumamente difícil, ya que, por lo general, no se pueden utilizar mecanismos de mercado, como las subastas, además de que el uso futuro de una banda es difícil de predecir. Las bandas sin licencia a menudo se consideran áreas fértiles para la innovación, dado que se pueden implementar nuevas tecnologías y aplicaciones con bajo costo y sin necesidad de obtener una licencia.⁵

Enlaces fijos

Los enlaces fijos transmiten datos de un punto a otro utilizando finos haces de energía radioeléctrica. Se utilizan en lugares donde no hay disponibilidad o resulta antieconómico el uso de cables de cobre o de fibra de vidrio de buena calidad. Uno de los usos principales es la red de retorno (en inglés, backhaul) desde sitios o emplazamientos de células de telefonía móvil, para enlazar el equipo radioeléctrico que se encuentra en la antena celular con la red central del operador. Otras aplicaciones incluyen enlaces de respaldo para cables principales y suministro de telecomunicaciones a poblaciones remotas.

Las antenas de enlace fijo con frecuencia parecen antenas parabólicas, pero apuntan en sentido horizontal. Debido a que las antenas direccionales generan haces estrechos y concentrados de energía radioeléctrica, la señal de radio viaja más lejos con cierta potencia de transmisión. Esto permite que los enlaces fijos funcionen en bandas de frecuencias más altas donde las señales se propagan menos bien, pero hay más disponibilidad de espectro y es menos caro. La demanda de enlaces fijos en las economías avanzadas es casi estática, aunque hay una tendencia a alejarse de los enlaces de mayor alcance y acercarse a soluciones de corto alcance para células pequeñas en las ciudades. Esto es relativamente fácil de manejar, ya que los enlaces más cortos se pueden mover a bandas de frecuencias cada vez más altas, donde actualmente hay mucho espectro disponible. Además, debido a sus delgados haces de energía, los enlaces fijos rara vez interfieren entre sí y a menudo otras aplicaciones pueden compartir las mismas bandas.

Satélites

Los satélites se utilizan para una amplia gama de aplicaciones. Una de ellas es la comunicación con usuarios remotos, que proporciona servicios de voz y datos a barcos y, cada vez más, a aviones sobre el mar. Los operadores de satélites, como los de Inmarsat, actualizan periódicamente la velocidad y capacidad de datos de su sistema mediante el lanzamiento de satélites de nueva generación. Otro uso importante es la transmisión de televisión vía satélite, de la que dependen muchos hogares en el mundo para la recepción de tv. Los sistemas de posicionamiento global, como el gps, y la nueva constelación Galileo son también importantes usuarios del espectro de radio por satélite. Las soluciones satelitales también se utilizan para la red de retorno a sitios remotos, recepción de noticias en zonas aisladas, comunicaciones de emergencia durante situaciones de desastre y muchos otros usos. Los requisitos de espectro de los satélites están bajo presión continua, sobre todo en las bandas de frecuencias más bajas y, en general, la operación de los satélites se desplaza cada vez más hacia las bandas por encima de 6 GHz. La asignación de satélites se maneja a nivel mundial, ya que la cobertura de un solo satélite puede normalmente ser más grande que el tamaño de la mayoría de los países.

Ciencias espaciales

Otro uso de los satélites es el monitoreo con fines científicos, lo que a menudo se conoce como satélite de observación de la Tierra e incluye satélites para fines meteorológicos, medición de parámetros como la temperatura del mar o de varias emisiones, o para misiones científicas al espacio exterior, entre muchos otros. Estos sistemas casi siempre necesitan utilizar bandas de frecuencias específicas en las que el equipo de monitoreo opera mejor y es necesario que estas bandas estén particularmente limpias de interferencia debido al carácter delicado de sus instrumentos. Poco a poco la demanda en esta área aumenta en busca del espectro de baja frecuencia, que también tiene gran demanda en otras aplicaciones.

Cámaras y micrófonos inalámbricos

En el mundo de la seguridad, el entretenimiento, los medios de comunicación y, en general, el deporte, la demanda de cámaras y micrófonos inalámbricos ha crecido notablemente en los últimos años. Estos se utilizan para la creación de programas, pero los micrófonos inalámbricos también se utilizan mucho en otros sectores. Estas aplicaciones requieren relativamente poco espectro, ya que su rango de alcance por lo general es corto, pero pueden necesitar enlaces sin interferencias —por ejemplo, los micrófonos que se utilizan en los principales espectáculos no pueden tolerar interferencias—. Los micrófonos inalámbricos suelen compartir espectro con otros usuarios, a menudo emisoras de radio y televisión. Sin embargo, esta condición de usuario secundario los vuelve vulnerables cuando hay cambios en el uso principal y, como resultado, a veces se mueven a diferentes bandas de frecuencia. La demanda de enlaces inalámbricos para la realización de programas crece al ritmo del aumento del uso de cámaras inalámbricas que están integradas a equipo deportivo y otros, pero la disponibilidad de espectro, en todo caso, disminuye. La base de usuarios es diversa, lo que hace más difícil obtener espectro a través de mecanismos como las subastas, pero los requisitos de confiabilidad hacen que el espectro sin licencia sea, en general, inadecuado. Se trata más bien de un hijo problema para el cual los entes reguladores tienen que encontrar una solución de largo plazo que sea satisfactoria. Los grandes eventos como los Juegos Olímpicos y la Copa Mundial de la Federación Internacional de Futbol Asociación (fifa) generan enormes picos de demanda de espectro para soportar los usos que aquí describimos. Para dar cabida a dicha demanda algunas veces los entes reguladores han retirado temporalmente espectro a otros usuarios.

Telecomunicaciones móviles

Las telecomunicaciones móviles o celulares son uno de los usuarios más visibles del espectro. Están integradas por múltiples generaciones de tecnología (2G, 3G y 4G/lte) a través de muchas bandas de frecuencia diferentes en el rango que va de 300 MHz a 3 GHz. En general, se considera que es el uso más valioso del espectro radioeléctrico en términos económicos y la demanda en las economías avanzadas sigue en aumento a medida que surgen numerosas aplicaciones de internet con uso intensivo de datos. Debido a la creciente demanda de datos provocada por el uso de internet y teléfonos inteligentes, las autoridades reguladoras han tenido que reorganizar las bandas que antes se habían asignado a usos tales como la radiodifusión. Con los años se ha asignado cada vez más espectro a los servicios móviles, últimamente de 800 MHz a 2.6 GHz (en Europa) y de 700 MHz a 2.3 GHz (en Estados Unidos), y seguramente habrá una presión continua para que siga la reorga­nización. Las licencias de espectro asignadas para uso por parte de los proveedores de servicios móviles casi siempre se conceden a través de procesos de subasta que con frecuencia generan enormes sumas de dinero para los gobiernos. Hasta la fecha la mayor suma recaudada en una sola subasta de espectro fue la de 3G en Alemania, que se llevó a cabo en el año 2000 y que recaudó casi 51 mil millones de euros. Entre 1994 y 2015, el gobierno de Estados Unidos ha ven­dido espectro a través de más de 96 subastas diferentes, muchas de ellas otorgan licencias a operadores de telefonía móvil, incluyendo la subasta de AWS-3 en 2015, que le representó 45 millones de dólares al gobierno estadounidense.⁶

Transmisión

La transmisión abarca la radio en diversas frecuencias, las principales son vhf (entre 90 y 110 MHz) y la televisión en uhf (entre 170 y 240 MHz y entre 470 y 790 MHz). El ancho de banda requerido para la radio es mucho menor que para la transmisión de tv. Las transmisiones de tv terrestre normalmente se hacen desde torres altas y con elevados niveles de potencia, para proporcionar cobertura a grandes áreas del país, pero provocan mucha interferencia. En la última década, las transmisiones de televisión se han actualizado al pasar de sistemas analógicos a sistemas digitales a través de un proceso conocido como conversión digital, que ha dado cabida a más canales de televisión y transmisión de tv de alta definición. En un mundo ideal, a las emisoras les gustaría tener muchísimo más espectro, para ofrecer más canales y permitir la transmisión en alta y ultra alta definición, pero está claro que esto no es posible en las bandas de frecuencia actuales. Esta situación se ha traducido en el uso de sistemas de cable y satélite para transmitir la mayor parte del contenido televisivo, cosa que plantea cuestionamientos sobre el futuro de la transmisión de tv terrestre en uhf (a menudo conocida como televisión digital terrestre, dtt, por sus siglas en inglés), sobre todo porque hay una gran demanda de este espectro por parte de las redes móviles y otros usuarios. El debate sobre el equilibrio entre la transmisión y otros usos es crítico para la comunidad del espectro y se discute con detalle en el capítulo XI. Debido a la gran gama de transmisores de tv, mucho del uso de la televisión está previsto sobre una base internacional, por ejemplo a través de toda Europa, por lo que cualquier cambio en esta área es complejo e implica a la burocracia de los países.

Uso de los aficionados

Los usuarios aficionados a la radio o radioaficionados tienen acceso a una parte del espectro de forma gratuita para que puedan experimentar y disfrutar de su pasatiempo. Históricamente, estos usuarios han sido valiosos para el monitoreo de las transmisiones de los buques en peligro y situaciones similares, pero con las mejores comunicaciones este uso está en declive. También han sido pioneros en nuevas tecnologías, pero con la cada vez mayor inversión que se necesita hacer para obtener ganancias no está claro si eso sea factible en el futuro. A pesar de todo, su derecho, por lo general, se reconoce a nivel internacional. De vez en cuando existe el deseo de reclamar algunas de las bandas reservadas para los aficionados, pero como muchas de estas son de frecuencias más altas y menos valiosas, esto es poco frecuente.

Uso marítimo

El uso marítimo es para el enlace con buques que se encuentran dentro del rango de distancia de comunicación desde la playa —por lo general unas 30 millas (50 km), más o menos—. Esto incluye el uso en los puertos. Este es un requisito estable con una creciente demanda de transmisión de datos, aunque dicha demanda se puede satisfacer utilizando sistemas celulares y satelitales comerciales. Las frecuencias de radio marítimas normalmente están armonizadas en todo el mundo.

Radio comercial

La radio comercial, también conocida como radiocomunicación móvil privada (pmr, por sus siglas en inglés), la utilizan algunas compañías, como los taxis, y también en aeropuertos, universidades, parques empresariales, etc. Un sistema de radio comercial normalmente comprende un solo transmisor, a menudo localizado en la oficina principal de la empresa, y radios en vehículos o que las personas llevan consigo. Tiene la ventaja de ser muy simple y de bajo costo, y la naturaleza de emisión de transmisiones, como por ejemplo ¿está libre algún taxi cerca de la ubicación X? puede ser útil para algunos fines. Desde hace mucho tiempo se piensa que la radio comercial será reemplazada progresivamente por soluciones celulares, pero la demanda se ha mantenido más o menos constante, o incluso ha crecido un poco en algunos países. Los sistemas a menudo son de voz, aunque en algunos casos también existen capacidades de baja velocidad de transmisión de datos.

Espectro no asignado

Por último, una parte del espectro no está asignado, ya sea que se encuentre pendiente de asignación a través de una subasta o que actualmente no se pueda tomar una decisión sobre su uso y se haya preferido diferirla. Los entes reguladores tienen como objetivo mantener baja la cantidad de espectro no asignado, ya que representa un recurso no utilizado. Por otro lado, reservar espectro para utilizaciones futuras mantiene abiertas opciones para más adelante y esto puede tener una finalidad valiosa.

¿Por qué es necesario administrar el espectro?

Hemos visto que el espectro radioeléctrico es compatible con diferentes usos y que la demanda en dichos usos es cambiante y variable. Además, la tecnología en que se basan los servicios de radiocomunicaciones está en evolución, y en ocasiones alivia la presión sobre la demanda de acceso al espectro, pero a menudo la exacerba. Con los cambios que ocurren existe la necesidad de administrar el acceso a las bandas de frecuencia. Además, dejar las bandas de frecuencia sin control y permitir el libre acceso a ellas daría lugar a la posibilidad de interferencias perjudiciales, que obstruirían potencialmente el servicio y generarían enormes costos negativos para las economías. Por estas razones el espectro radioeléctrico ha sido administrado con cuidado durante décadas, tanto a escala mundial, a través de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (uit, un organismo dentro de la Organización de las Naciones Unidas, onu), como nacional.

El espectro (bandas de radiofrecuencia por debajo de 300 GHz) puede verse como un recurso natural, cuyo valor (a diferencia del de la tierra, el aire o el agua, pero al igual que el del petróleo y el gas) pasó inadvertido para la raza humana durante la mayor parte de su existencia. Aunque la cantidad de frecuencia en una zona determinada es fija, en principio hay innumerables formas de dividir su uso. Esto sugiere que el suministro de espectro no es un problema (a diferencia del petróleo o el gas). Sin embargo, desde una perspectiva práctica, el espectro es limitado o finito, ya que los sistemas modernos de ingeniería de radio requieren un grado de acceso exclusivo en cualquier momento. Las propiedades de propagación a través del espectro de radio varían y eso significa que unas bandas son más adecuadas para ciertos usos que otras.

Durante gran parte del periodo en el que se ha reconocido la existencia del espectro, su importancia ha sido marginal, reconocido sobre todo por expertos en física, aeronáutica, defensa y seguridad. Después de la Primera Guerra Mundial (1914-1918), se empezó a utilizar para hacer transmisiones radiofónicas masivas punto a multipunto y, después de la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), transmisiones de televisión. Lo que finalmente hizo que destacara el espectro fue la difusión de las comunicaciones móviles, primero en forma de voz y ahora, cada vez más, de datos. Se estima que en 2015 existían aproximadamente siete mil mi­llones de conexiones móviles, por medio de las cuales alrededor de 3.5 millones de habitantes del planeta tienen conectividad móvil de voz.

Poco después del desarrollo de la industria móvil, los ministerios de finanzas comenzaron a entender el valor del espectro a través de una serie de subastas de licencias de espectro que se llevaron a cabo a finales de siglo. Los ingresos que recibieron en particular los gobiernos de Alemania y Reino Unido en el año 2000, por sus tres licencias de telefonía móvil, pusieron de relieve el valor que, debido a su escasez, tiene el espectro adecuado y disponible para comunicaciones móviles. Los encargados de formular políticas públicas están ahora conscientes de la contribución que los servicios inalámbricos de voz y banda ancha pueden aportar al crecimiento del producto interno bruto (pib). En el sector privado, las transacciones de espectro entre operadores, especialmente en Estados Unidos, han generado ingresos por miles de millones de dólares, además de las ganancias de las subastas gubernamentales.

Conforme el espectro se hizo más escaso, se desarrollaron métodos para asignarlo. Hace aproximadamente un siglo hubo un breve interludio de acceso abierto, en el que por lo general los usuarios coexistían sin interferencias. Sin embargo, los gobiernos de muchos países rápidamente tomaron el control del espectro por razones de defensa y seguridad (sobre todo durante la Primera Guerra Mundial), y luego, con los años, para otros usos, por medio de métodos de administración o de mando y control. Normalmente esto implicó obligar al posible usuario privado o comercial a obtener una licencia de espectro muy específica, que detallara el uso al que se sometería dicho espectro, los niveles de potencia y a menudo la ubicación de los equipos de transmisión; el permiso se concedía casi siempre por un plazo corto pero renovable. Si había competencia para prestar un servicio, el gobierno decidía qué solicitante era merecedor de la licencia. En general, el acceso al espectro era más fácil para los usuarios del sector público, como las fuerzas armadas: tenían acceso al gobierno y no había competencia en la prestación del servicio que pudiera solicitar acceso al mismo espectro.

A pesar de la resistencia normal para los usos innovadores del espectro que este sistema presentaba, fue una manera bastante eficaz de hacer frente a la asignación de espectro en un periodo de abundancia del mismo. Sin embargo, al igual que con otros recursos, el crecimiento de la demanda puede desencadenar una búsqueda de recursos adicionales y modos alternativos de asignación. Esto es exactamente lo que ha ocurrido en la última década más o menos. Un síntoma ha sido la amplia discusión de lo que se conoce como la saturación venidera del espectro (coming spectrum crunch) —una escasez potencial de espectro para satisfacer las crecientes necesidades de banda ancha móvil—. La expectativa de que esto ocurra ha suscitado una serie de reacciones significativas en la administración del espectro:

1. Buscar capacidad en bandas superiores que permita hacer frente a la creciente demanda, inicialmente en torno a 3.5 GHz, pero más recientemente, incluso en bandas por arriba de 20 GHz, como la banda sin licencia de 60 GHz.

2. Cuestionar si el sistema administrativo tradicional o de mando y control es adecuado para la tarea de hacer el mejor uso del espectro en una época de escasez y progreso técnico acelerado. La primera propuesta explícita totalmente desarrollada para aplicar un modo alternativo de asignación —creación de un mercado de espectro— la presentó Ronald Coase en 1959, pero transcurrieron treinta años antes de que los instrumentos de mercado, en principio en forma de subastas de espectro, empezaran a consolidarse.

3. Buscar maneras de compartir bandas entre múltiples usuarios y diferentes usos. Este ha sido uno de los rasgos más destacados de la última década. Los avances técnicos han hecho posible que varios usuarios tengan acceso a la misma banda sin incurrir en la interferencia que antes hubiera afectado ambas transmisiones. El uso compartido también se ha convertido en un medio de hacer frente al exceso de uso del espectro por parte del sector público, que surgió de la posición privilegiada de estos usuarios en los días de abundancia de espectro. Es difícil persuadir a los usuarios del sector público de que renuncien a sus asignaciones, pero podría ser más fácil lograr que las compartieran. Además, los datos sobre el uso del espectro revelan una gran subutilización de la capacidad por parte del sector público, en algunos casos, incluso en horas pico.

El principio económico básico de asignación eficiente de recursos para un insumo como el espectro es que una banda con una capacidad funcional más o menos igual (por ejemplo, una banda capaz de hacer posibles tanto servicios de radiodifusión como de comunicación móvil) debería dividirse en dos usos, de manera que el cambio en el beneficio para la sociedad (medido en términos monetarios) generado mediante la asignación de un megahertz de espectro adicional a cada servicio tendría que ser el mismo. Así pues, si un megahertz de espectro adicional aplicado a las comunicaciones móviles genera un beneficio de dos millones de dólares al año y el retiro de un megahertz de espectro de la radiodifusión conduce a una disminución en el beneficio de un millón de dólares al año, eso indicaría que se está asignando demasiado espectro a la radiodifusión.

Este principio simple necesita discutirse más ampliamente. En primer lugar, con la rápida evolución de la demanda, y dado el tiempo que toma cambiar el espectro de un uso a otro, sería impracticable cambiar continuamente el espectro de un uso a otro para satisfacer la condición anterior en cada momento. El objetivo alcanzable sería lograr la relación deseada a lo largo del tiempo. En segundo lugar, los beneficios asociados con los servicios que utilizan espectro no sólo consisten en la disposición de los usuarios individuales a pagar por el servicio correspondiente. También se tendrían que tomar en cuenta metas sociales más amplias y beneficios económicos adicionales que se reflejaran en los demás y no sólo en los consumidores inmediatos. En tercer lugar, la condición que arriba se señala supone que sabemos qué servicios están disponibles. Otro objetivo clave de la administración del espectro es precisamente crear las condiciones en las que se puedan poner nuevos servicios a disposición de los usuarios.

Los datos que analizamos en un capítulo posterior sugieren que el espectro ha contribuido de manera creciente e indirecta al pib. Preguntar qué tan mal estaríamos si el espectro no existiera probablemente es tan ocioso como preguntar qué tan mal estaríamos sin agua, petróleo, gas o cualquier otro recurso natural: no hay indicios de que el espectro vaya a desaparecer. Pero los resultados que se comentan a continuación, en el sentido de que el espectro contribuye con alrededor de 3 por ciento del pib, sí nos dan una magnitud de la importancia de llevar a cabo una buena administración del espectro. Por lo tanto, si nuestro actual, y probablemente ineficaz, régimen de administración del espectro puede reportar cifras como las citadas, ¿cuál sería la recompensa de un cambio radical en su eficiencia? Pero tal vez es poco realista hablar en términos de lograr una asignación eficiente y, en su lugar, deberíamos enfatizar que el sistema actual es, en cierto sentido, el tercero mejor y que podemos mejorarlo si permitimos mayor flexibilidad a través de instrumentos de mercado para lograr un segundo mejor sistema.

Regulación nacional del espectro

El espectro se administra en gran medida a nivel nacional. Si bien existen organismos y acuerdos internacionales, que se analizan en la siguiente sección, los derechos de tipo legal para otorgar licencias y procesar ante la justicia a aquellos que rompan las leyes relacionadas con el uso del espectro están invariablemente en manos de los gobiernos nacionales. Cada gobierno designa una autoridad nacional regulatoria (nra), que es responsable de la administración del espectro. En algunos casos, las facultades y poderes necesarios están integrados dentro del gobierno como parte de algún departamento gubernamental pertinente (aunque dada la amplitud del uso del espectro, a veces puede ser confuso saber cuál departamento exactamente). En otros casos, como Ofcom en el Reino Unido, están configurados como agencias reguladoras independientes, con autonomía sustancial para su funcionamiento dentro de los términos de referencia⁷ asignados para su operación.

La amplitud del ámbito de competencia de las nra también varía. En algunos casos está puramente relacionado con el espectro; en otros, es un ente regulador convergente, que cubre otras actividades como la regulación de la radiodifusión y de las telecomunicaciones. El argumento a favor de la convergencia es que, por ejemplo, una emisora de radio y televisión podría encontrarse en conflicto al estar sujeto a la regulación de una entidad que buscara disminuir su uso del espectro y otra que estuviera exigiendo mayor contenido o cobertura. Al reunir ambas decisiones bajo un mismo techo, se pueden tomar decisiones coherentes que consideren todos los factores relevantes.

En términos generales, las funciones de la nra se pueden agrupar en:

• determinar y cambiar el uso del espectro,

• asignar el espectro liberado,

• permitir cambios de propiedad y uso de espectro sujeto a gravamen,

• administrar el espectro sin licencia,

• vigilar el uso del espectro y resolver problemas de interferencia,

• llevar a cabo estudios prospectivos para permitir la adaptación de la asignación del espectro, y

• participar en foros internacionales.

Cada una de estas funciones se presenta brevemente a continuación y, en conjunto, integran todo el contenido de este libro.

Determinar y cambiar el uso del espectro. Las bandas del espectro a menudo se asignan para determinados usos, como por ejemplo la radiodifusión. Con el tiempo la utilización óptima del espectro cambiará a medida que emerjan nuevas aplicaciones y las nuevas tecnologías permiten mayor eficiencia y diferentes sistemas. En algunas jurisdicciones, las empresas tienen derecho, conforme a los términos de sus licencias, a cambiar la tecnología que utilizan para prestar un servicio determinado —por ejemplo, para cambiar de la tecnología móvil 2G a 4G—. También podría ser posible que las empresas en un mercado de espectro cambiarán el uso mismo, y que un grupo de usuarios (por ejemplo, las emisoras de radio y televisión) vendieran su espectro a un grupo diferente (por ejemplo, a los operadores de telefonía móvil). En capítulos posteriores discutimos hasta dónde esto podría ser posible en el futuro, pero por el momento la mayoría de los cambios de uso requieren considerable intervención reguladora. Por ejemplo, en el cambio reciente de uso de la banda de 800 MHz de radiodifusión a celular hubo primero un acuerdo paneuropeo de que esto se llevaría a cabo,⁸ seguido de una replaneación coordinada y generalizada de la banda de radiodifusión, así como manejo de proyectos nacionales para mover las frecuencias de los transmisores y ayudar a los espectadores a resintonizar su equipo receptor (televisores, decodificadores, etc.) según fuera necesario. Esto requirió también mover los micrófonos inalámbricos en algunos países, con un esquema administrado por el regulador para reembolsar los gastos de los usuarios afectados.⁹

Asignar el espectro liberado. Una vez que se libera espectro (o incluso si se libera parcialmente) el regulador tiene que decidir a qué uso lo va a asignar. La primera decisión clave es si debe ser espectro con o sin licencia. Si es sin licencia, entonces se tienen que fijar las reglas de acceso. Si es con licencia, entonces se tienen que definir los medios de distribución, que por lo general funcionan a través de subastas. Las subastas implican una gran cantidad de trabajo y una parte importante de este libro está dedicada a sus problemas y complejidades. Los reguladores normalmente tienen contratados equipos de ingenieros (para establecer las condiciones de la licencia técnica), abogados (para estructurar el marco legal) y economistas (para establecer el formato de subasta) durante una subasta; el tamaño total de un equipo en un país grande a veces es de más de cien personas si se toma en cuenta tanto a los empleados directos como a los consultores.

Permitir cambios de propiedad y uso de espectro sujeto a gravamen. Puede haber casos en los que el mercado haga cambios en la propiedad del espectro. Esto a menudo se llama trading y se refiere a la venta de una licencia por una parte a otra. Hay muchas opciones, incluyendo arrendamiento, venta total o venta parcial. También es importante si se puede cambiar el uso del espectro. Estas cuestiones se analizan con más detalle en los capítulos siguientes. Los reguladores normalmente necesitan establecer normas adecuadas que permitan esta actividad, pero esto no se ha hecho en todos los países. Acto seguido, a menudo supervisan el proceso para asegurarse de que las transacciones sean apropiadas con respecto a interferencias que pudieran producirse o problemas de competencia que pudieran surgir.

Administrar el espectro sin licencia. El espectro sin licencia puede requerir administración periódica; esto podría implicar cambiar las reglas de acceso por razones como habilitar nuevas tecnologías o debido a la congestión.

Vigilar el uso del espectro y resolver problemas de interferencia. Una tarea fundamental del regulador es asegurar que los usuarios no sufran interferencia perjudicial. Este es un término que está mal definido¹⁰ pero, en términos generales, los usuarios reportarán al regulador cuando su uso bajo licencia sea interrumpido por inter­ferencia y esperarán que el regulador investigue y detenga cualquier uso ilícito. Los reguladores suelen mantener una fuerza de campo de estaciones de vigilancia y vehículos equipados con sistemas de radiogoniometría que pueden rastrear transmisiones no deseadas. Estos equipos a menudo están disponibles todos los días a todas horas, ya que algunas interferencias que afectan, por ejemplo, los sistemas de control de tráfico aéreo, pueden plantear problemas de vida o muerte. Cuando se localiza la interferencia los