En este documento, se proporciona una descripción general detallada del Spectrum Access System (SAS), incluidas sus funciones y arquitectura, y cómo funciona con otros componentes de la red.
La tecnología inalámbrica ha crecido considerablemente en las últimas décadas. Con miles de millones de dispositivos conectados a redes móviles en todo el mundo, la demanda de acceso a Internet más rápido y mejorado aumenta cada vez más. Para seguir el ritmo de esta demanda creciente, los proveedores de servicios invierten considerablemente para mejorar su infraestructura inalámbrica y presionan para obtener acceso a más espectro inalámbrico.
Debido a que la mayor parte del espectro inalámbrico con licencia ya está asignado, la Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información (NTIA) y la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) identificaron en conjunto la banda de espectro del Servicio de radio de banda ancha para ciudadanos (CBRS) de 3550 MHz a 3700 MHz que se puede reutilizar para el servicio comercial de Internet de banda ancha inalámbrica.
Para el uso comercial de CBRS, la FCC definió las regulaciones de la parte 96 que el Foro de Innovación Inalámbrica (WInnForum) desarrolló como estándares. Estos estándares, procesos y procedimientos garantizan que el espectro de CBRS se pueda compartir entre usuarios federales y no federales sin interrumpir los servicios de los demás. Por ejemplo, cuando un sistema de radar gubernamental no usa canales en momentos específicos, ese espectro se puede liberar para uso comercial.
Los operadores de redes móviles y las empresas de redes inalámbricas fijas usan el espectro de CBRS para crear sus propias redes privadas. Para crear esta red, necesitan servicios que los ayuden a hacer lo siguiente:
- Planifica, implementa y administra redes rentables
- Implementa redes de bajo costo para vender acceso a granel
- Administra los costos transfiriendo el tráfico de datos de las redes host al espectro CBRS
- Encontrar soluciones algorítmicas para problemas como la coexistencia de redes
- Comparte redes con reglas de prioridad del usuario
- Aumenta la capacidad de una red de movilidad existente
Google es un administrador de SAS certificado por la FCC y también es uno de los principales contribuyentes a las especificaciones de WInnForum de CBRS y a la Alianza OnGo. Google desarrolló un paquete de productos y servicios basados en la nube que ayudan a estos operadores de red a crear un ecosistema de CBRS que proporciona una mejor conexión inalámbrica a Internet. Para obtener más información sobre varios productos y servicios de Google en el espacio de espectro compartido, consulta Uso compartido de espectro.
La banda CBRS es un espectro inalámbrico compartido con una banda de frecuencia de 3550 MHz a 3700 MHz. La FCC definió tres niveles de usuarios de CBRS según la prioridad:
Nivel 1: Usuarios existentes.
Usuarios de alta prioridad, como portaaviones navales y estaciones satelitales fijas
Usuarios de Licenciatarios de acceso prioritario (PAL) de nivel 2
Usuarios con licencia que no interfieren con los usuarios existentes y toleran cualquier posible interferencia de ellos.
Usuarios de acceso autorizado general (GAA) de nivel 3
Son usuarios generales autorizados para usar la banda CBRS, siempre que no interfieran con los usuarios de nivel 1 y 2.
Un dispositivo de servicio de radio de banda ancha para ciudadanos (CBSD) es un dispositivo transmisor que funciona en el espectro del servicio de radio de banda ancha para ciudadanos (CBRS), como un nodo B evolucionado (eNodeB).
La función principal del sistema de acceso al espectro (SAS) es controlar el acceso al espectro de un CBSD. Un CBSD transmite solo después de recibir la autorización de la SAS. Este control garantiza la protección de los usuarios de CBRS de mayor prioridad controlando los parámetros operativos, como los canales o la potencia de transmisión de los dispositivos de CBRS de menor prioridad.
Un CBSD inicia todas las comunicaciones necesarias con las SAS mediante protocolos estándar definidos por WInnForum. Luego, la SAS emite arrendamientos de espectro a corto plazo a estas CBSD, lo que abstrae la complejidad de facilitar la coexistencia entre muchos sistemas dispares que compiten por recursos de espectro compartidos.
Funciones de Google SAS
SAS de Google es un servicio en la nube que ayuda a los operadores de redes a administrar la comunicación inalámbrica en la banda CBRS. Como operador de red, puedes usar Google SAS para hacer lo siguiente:
- Registra dispositivos CBRS.
- Supervisa el estado del dispositivo con vistas de mapas integradas.
- Delega la administración y controla el acceso a tu red entre los usuarios.
- Elige los mejores canales para un CBSD.
- Consulta las áreas de protección dinámica como una superposición.
- Actualiza y firma varias configuraciones de CBSD con las plantillas de importación.
- Visualiza el equipo local de clientes (CPE) y la conectividad de la estación base en el mapa.
- Resolver la interferencia entre CBSD
- Retirar o mover los CBSD
- Consulta el historial de los últimos 30 días del dispositivo CBSD.
- Revisa la configuración de facturación en el portal de SAS para obtener mayor transparencia.
- Organiza los CBSD por implementación de red en el portal de SAS.
Google SAS proporciona las siguientes funciones y capacidades.
Crea una implementación optimizada de CBSD en tu red.
Una implementación es una forma de organizar los CBSD en el Portal de SAS. Tiene un ID de usuario único y está asociado con tu cuenta de SAS. También puedes supervisar el estado de la implementación, crear usuarios para administrar el acceso a tu red y acceder a recursos de asistencia. Para obtener más información, consulta Cómo comenzar a usar el portal de SAS.
Identifica la disponibilidad del espectro con mapas de calor.
El portal de SAS proporciona los límites de vecindario de la Zona de protección dinámica (DPA) y los mapas de calor de disponibilidad de espectro de CBRS en todo Estados Unidos a través de la interfaz de Google Maps. Los mapas de calor te ayudan a determinar cuántos canales están disponibles en un área antes de implementar CBSD. Para obtener más información sobre los mapas de calor de espectro, consulta Información sobre la disponibilidad del espectro CBRS.
Selecciona el plan de canal según la guía correspondiente.
El portal de SAS ofrece orientación sobre los canales para ayudarte a maximizar el espectro CBRS y administrar la interferencia. Puedes revisar y implementar el plan de canales más adecuado para tu red CBRS desde el portal de SAS. El plan de canales está optimizado para minimizar la interferencia con otros CBSD. Para obtener más información sobre los canales, las máscaras de canales y los planes de canales, consulta Administra la interferencia de red.
Administra el flujo de trabajo de CBSD de extremo a extremo.
SAS admite todo el ciclo de vida de la CBSD, partir del registro, la consulta de espectro, las solicitudes de concesión, las solicitudes de heartbeat y el desregistro. Para obtener más información, consulta Acerca de CBSD.
Minimiza el impacto de las activaciones de la DPA y las zonas de susurro.
Para obtener más información, consulta las prácticas recomendadas para operadores de CBSD.
Usa paneles de supervisión en tiempo real para analizar el estado de la red.
El portal de SAS proporciona el estado en tiempo real de las concesiones actuales, el último mensaje de estado y el historial de concesiones de cada CBSD. También proporciona datos en tiempo real sobre la lista de movimientos de la DPA para hacer un seguimiento de las concesiones que se suspendieron durante la actividad del operador titular.
Protege a los operadores de PAL de la interferencia de los usuarios de GAA.
Para obtener más información sobre la asignación de canales de PAL y la protección contra interferencias, consulta Administra las licencias de acceso prioritario.
Elige un plan de facturación según los requisitos de tu organización.
Para obtener más información sobre las diferentes opciones de facturación disponibles en SAS, consulta Facturación de SAS.
Ventajas de usar un SAS
Canalización:
SAS divide automáticamente las solicitudes de consulta de espectro en canales de 10 MHz. Debido a que las condiciones pueden variar significativamente entre los canales, la división de solicitudes proporciona la máxima información a los CBSD.
Ahorro de costos:
SAS asigna la capacidad o la cobertura de la red según sea necesario. Esto ayuda a reducir significativamente los costos operativos.
El parámetro
maxEirpdetermina la EIRP máxima aprobada.El parámetro
maxEirpen la respuesta de la consulta de espectro es una mejor estimación de la potencia radiada isotrópica efectiva (EIRP) que se podría autorizar para la transmisión inmediata. Si un CBSD solicita una concesión de más de 10 MHz, la PIRE máxima aprobada es la más baja de todos los canales dentro de ese rango. Si la SAS no autoriza una concesión con la EIRP especificada, es posible que se deba a la activación de la DPA.
Arquitectura del servicio de Google SAS
La red de espectro compartido consta de varios elementos de red que interactúan mediante interfaces específicas. El SAS es el servicio principal de la red y es responsable de la asignación de frecuencia dinámica en el rango de espectro compartido.
Servicio principal de SAS
Como se muestra en el diagrama anterior, el SAS consta de tres componentes principales:
Portal de SAS de Google.
Incluye la IU del portal y la API del portal que administra los CBSD conectados a SAS.
Backend de SAS (SAS BE).
Incluye todos los servicios que ofrece SAS.
Base de datos (DB) de SAS.
Incluye la base de datos que almacena todos los CBSD registrados en SAS junto con la información necesaria para administrarlos. Esta información incluye detalles sobre las concesiones que están activas en la actualidad y la interferencia agregada para cualquier punto o área protegidos. También almacena información recopilada de otros SAS sobre dónde tienen CBSD y qué puntos o áreas protegidas existen.
Estos tres módulos de SAS interactúan entre sí y con los demás elementos de la red para proporcionar a los operadores de red todas las herramientas y los procesos necesarios para administrar su red de CBRS.
Transmisor CBSD
Un transmisor de CBSD envía una solicitud de registro a la SAS con información como el propietario, la ubicación y las características de transmisión.
Después de que SAS apruebe la solicitud de registro, CBSD está listo para realizar varias operaciones, como las siguientes:
- Solicita una concesión de espectro
- Realiza consultas sobre el espectro
- Proporciona verificaciones de estado
- Cómo renunciar a una subvención
- Cancelar el registro
El CBSD puede registrarse en varios SAS, pero no puede tener una concesión activa de varios SAS de forma simultánea. Para asegurarte de que no haya subvenciones activas superpuestas, se requiere una sincronización diaria de SAS-SAS. En este tipo de sincronización, el SAS se comunica con otros SAS de la red para garantizar la coherencia de la asignación de ancho de banda entre los SAS. Cuando se produce una sincronización entre SAS, todas las CBSD y las áreas de punto protegido que conoce SAS se comparten con otras SAS de la red. Obtén más información sobre cómo se comunican los CBSD con los SAS más adelante en esta página.
Dispositivos con capacidad de detección ambiental
La FCC proporcionó lineamientos y reglamentaciones estrictos para el uso compartido del espectro según la prioridad del usuario. Estos lineamientos garantizan que las transmisiones de los usuarios de mayor prioridad no reciban interferencias de los usuarios de menor prioridad. Los dispositivos con capacidad de detección ambiental (ESC) aplican las reglas de la FCC y permiten que la SAS administre la asignación de espectro sin interferir en los usuarios existentes y otros usuarios prioritarios.
Los ESC se ubican a lo largo de la costa de EE.UU. para detectar cuándo hay un DPA activo. Una DPA es una zona de exclusión que, por lo general, se activa cuando los usuarios existentes transmiten en el espectro de CBRS. SAS mantiene una lista de CBSD para cada vecindario de DPA. Cuando los ESC detectan la activación de los DPA en un canal determinado, envían esta información a SAS. Luego, SAS suspende las concesiones a las CBSD en el vecindario de la DPA en ese canal para garantizar que no haya interferencias.
Cómo funciona SAS
La función principal de cualquier SAS es autorizar y administrar la comunicación inalámbrica de las CBSD que transmiten en la banda de CBRS. Por lo tanto, los CBSD deben poder comunicarse con los SAS para iniciar la transmisión. WInnForum definió estándares y protocolos para habilitar esta comunicación. SAS implementa la especificación técnica de la API de SAS-CBSD para la interfaz CBSD-SAS. Esta interfaz se basa en el protocolo HTTP sobre seguridad de la capa de transporte (HTTPS).
Interfaz CBSD-SAS
CBSD es responsable de iniciar la comunicación con SAS de la siguiente manera:
- El CBSD envía una solicitud de registro a SAS para indicar su intención de operar. El registro exitoso implica que la SAS validó que la CBSD tiene la certificación de la FCC y está autorizada para recibir una concesión de espectro para la transmisión.
- Después de que el registro se realice correctamente, CBSD puede solicitar una subvención de espectro.
- El SAS asigna un canal y un nivel de potencia al CBSD. Este canal se identifica con un identificador de otorgamiento único. El CBSD puede iniciar la transmisión en la concesión asignada solo después de enviar una solicitud de verificación de estado.
- Cuando recibe una respuesta positiva para la solicitud de verificación de estado, CBSD puede iniciar la transmisión.
- La CBSD puede solicitar varias concesiones en diferentes canales de espectro y renunciar a las concesiones que ya no requiera.
En el siguiente diagrama, se muestra el flujo de trabajo de CBSD de extremo a extremo:
SAS implementó seis métodos definidos en la API de CBSD-SAS para la interfaz CBSD-SAS:
- Registro
- Consulta sobre el espectro
- Solicitudes de otorgamiento
- Solicitudes de señal de monitoreo de funcionamiento
- Cómo renunciar a una subvención
- Cancelación del registro
Estos métodos se describen en las siguientes subsecciones.
Registro
Un CBSD debe registrarse en SAS. Durante el proceso de registro, cada CBSD envía información de instalación, como la ubicación fija, los identificadores únicos, la membresía del grupo y las capacidades relacionadas con la radio, al portal de SAS.
Si el registro se realiza correctamente, SAS envía un identificador único para ese CBSD. Si SAS rechaza la solicitud de registro, responde con un mensaje de error. Luego, el CBSD debe corregir el error y enviar otra solicitud de registro. Para obtener más información sobre el registro, consulta Registro de CBSD.
Consulta sobre Spectrum
La consulta de espectro es un procedimiento opcional que un CBSD registrado puede iniciar con SAS para consultar sobre el espectro disponible en su ubicación y las características de la instalación. El SAS responde con información detallada sobre las frecuencias disponibles para el uso del CBSD y cualquier información adicional que pueda ayudar al CBSD a elegir un rango de frecuencias. Para obtener más información sobre la consulta de espectro, consulta Disponibilidad del espectro de CBSD.
Solicitudes de otorgamiento
Los CBSD solicitan una subvención para reservar una parte del espectro para su uso. La solicitud de concesión consta de varios parámetros operativos que dependen de las capacidades, la operación actual y la configuración del CBSD.
Si se aprueba, SAS responde con el ID de la concesión y otros parámetros, como el intervalo de vencimiento de la concesión, el intervalo de intervalo de tiempo de actividad y el tipo de canal. Cuando se aprueba una subvención, SAS realiza una reserva para la CBSD solicitante. Sin embargo, CBSD aún no tiene autorización para transmitir con el otorgamiento. Para obtener más información, consulta Obtén más información para solicitar una subvención.
Solicitudes de latido
Los CBSD envían solicitudes de señales de actividad periódicamente para cada una de sus concesiones aprobadas para recibir autorización para transmitir. Para obtener más información, consulta Más información sobre las solicitudes de verificación de estado.
Cómo renunciar a una subvención
Cuando el CBSD ya no quiera usar una concesión, la renuncia. Para obtener más información, consulta Obtén más información para renunciar a una subvención.
Cancelación del registro
Si se retira o se traslada el CBSD, se anulará su registro en la SAS. Para obtener más información, consulta Más información sobre el registro.
Interfaz SAS-SAS
La interfaz de SAS a SAS sincroniza el SAS de Google con otros operadores de SAS. Con esta interfaz, SAS comparte todos los cambios relevantes del almacenamiento persistente con otros administradores de SAS. También recibe y procesa cambios de otros administradores de SAS.
La interfaz de SAS-SAS permite el intercambio de los siguientes datos:
- Intercambio de datos de registro
- Intercambio de todas las concesiones emitidas por la SAS
- Intercambio de todos los cambios en el estado de registro y concesión
- Intercambio de entradas regulatorias que reciben las bases de datos de la FCC y WInnForum
SAS usa actividades periódicas coordinadas entre SAS (CPAS) para facilitar la comunicación con SAS de pares. El CPAS es un proceso diario que ejecutan todos los SAS de las redes para intercambiar información. Google implementa el CPAS, como lo define WiNNForum en WINNF-SSC-0008. Para obtener más información sobre el CPAS y el intercambio de pares de SAS, consulta Obtén más información sobre el CPAS y lo que significa para los operadores de CBSD.
Cómo protege SAS a los usuarios de mayor prioridad
El SAS se comunica de forma continua con los CBSD para asegurarse de que los usuarios existentes, como los radares navales, estén protegidos de los usuarios de PAL y GAA. Para garantizar que no haya interferencias en estos usuarios de prioridad más alta, SAS hace lo siguiente:
- El SAS usa una red de ESC para detectar cuándo los usuarios existentes usan el espectro. Cada vez que se detecta alguna actividad, el espectro en el que transmiten no está disponible para otros usuarios. Para obtener más información, consulta Aprende a operar CBSD cerca de la costa.
- Todas las noches, todos los SAS ejecutan CPAS para asegurarse de que todos funcionen con la información más reciente.
¿Qué sigue?
- Obtén información sobre el portal del sistema de acceso de Spectrum.
- Obtén información sobre el dispositivo del servicio de radio de banda ancha para ciudadanos.
- Soluciona problemas de SAS.