Este documento fornece uma visão geral detalhada do Spectrum Access System (SAS), incluindo os recursos e a arquitetura, além de como ele funciona com outros componentes de rede.
A tecnologia sem fio cresceu consideravelmente nas últimas décadas. Com bilhões de dispositivos conectados a redes móveis em todo o mundo, a demanda por acesso à Internet mais rápido e melhor está sempre aumentando. Para acompanhar essa demanda crescente, os provedores de serviços estão investindo consideravelmente para melhorar a infraestrutura sem fio e estão pressionando para ter acesso a mais espectro sem fio.
Como a maior parte do espectro sem fio licenciado já está alocada, a Administração Nacional de Telecomunicações e Informações (NTIA, na sigla em inglês) e a Comissão Federal de Comunicações (FCC, na sigla em inglês) identificaram a banda de espectro de Serviço de Rádio de Banda Larga para Cidadãos (CBRS, na sigla em inglês) de 3.550 MHz a 3.700 MHz que pode ser reutilizada para o serviço de Internet sem fio de banda larga comercial.
Para o uso comercial do CBRS, a FCC definiu as regulamentações da parte 96 que foram desenvolvidas em padrões pelo Wireless Innovation Forum (WInnForum). Esses padrões, processos e procedimentos garantem que o espectro do CBRS possa ser compartilhado entre usuários federais e não federais sem interromper os serviços do outro. Por exemplo, quando um sistema de radar do governo não usa canais em horários específicos, esse espectro pode ser liberado para uso comercial.
Operadoras de rede móvel e empresas de rede sem fio fixa usam o espectro CBRS para criar as próprias redes privadas. Para criar essa rede, eles precisam de serviços que os ajudem a fazer o seguinte:
- Planejar, implantar e gerenciar redes econômicas
- Implantar redes de baixo custo para vender acesso por atacado
- Gerenciar custos transferindo o tráfego de dados das redes host para o espectro CBRS
- Encontre soluções algorítmicas para problemas como coexistência de rede
- Compartilhar redes usando regras de prioridade do usuário
- Aumentar a capacidade de uma rede de mobilidade
O Google é um administrador de SAS certificado pela FCC e também um dos principais colaboradores das especificações do CBRS WInnForum e da aliança OnGo. O Google desenvolveu um pacote de produtos e serviços baseados na nuvem que ajuda esses operadores de rede a criar um ecossistema de CBRS que oferece uma Internet sem fio melhor. Para mais informações sobre os vários produtos e serviços do Google no espaço de espectro compartilhado, consulte Compartilhamento de espectro.
A banda CBRS é um espectro sem fio compartilhado com uma faixa de frequência de 3550 MHz a 3700 MHz. A FCC definiu três níveis de usuários CBRS com base na prioridade:
Usuários existentes de nível 1.
Usuários de alta prioridade, como porta-aviões navais e estações de satélite fixas.
Usuários de licença de acesso prioritário (PAL, na sigla em inglês) de nível 2.
Usuários licenciados que não interferem nos usuários existentes e toleram qualquer interferência deles.
Usuários de acesso autorizado geral (GAA) de nível 3.
Usuários gerais autorizados a usar a banda CBRS, desde que não interfiram nos usuários de nível 1 e 2.
Um dispositivo de serviço de rádio de banda larga dos cidadãos (CBSD, na sigla em inglês) é um dispositivo transmissor que opera no espectro do serviço de rádio de banda larga dos cidadãos (CBRS, na sigla em inglês), como um Evolved NodeB (eNodeB).
A principal função do Sistema de acesso ao espectro (SAS) é controlar o acesso ao espectro de um CBSD. Uma CBSD só transmite depois de receber autorização do SAS. Esse controle garante a proteção de usuários de CBRS de maior prioridade, controlando os parâmetros operacionais, como canais ou potência de transmissão de dispositivos de CBRS de menor prioridade.
Uma CBSD inicia todas as comunicações necessárias com o SAS usando protocolos padrão definidos pelo WInnForum. O SAS emite aluguéis de espectro de curto prazo para esses CBSDs, abstraindo a complexidade de facilitar a coexistência entre muitos sistemas diferentes que competem por recursos de espectro compartilhados.
Recursos do Google SAS
O Google SAS é um serviço em nuvem que ajuda os operadores de rede a gerenciar a comunicação sem fio na banda CBRS. Como operador de rede, você pode usar o Google SAS para fazer o seguinte:
- Registre dispositivos CBRS.
- Monitore o status do dispositivo com visualizações de mapa integradas.
- Delegar a administração e controlar o acesso à rede entre os usuários.
- Escolha os melhores canais para uma CBSD.
- Visualizar as áreas de proteção dinâmica como sobreposição.
- Atualize e assine várias configurações de CBSD com os modelos de importação.
- Visualize o equipamento local do cliente (CPE, na sigla em inglês) e a conectividade da estação base no mapa.
- Resolver interferências entre CBSDs.
- Desativação ou movimentação de CBSDs.
- Confira os últimos 30 dias do histórico do dispositivo do CBSD.
- Verifique suas configurações de faturamento no portal do SAS para mais transparência.
- Organize os CBSDs por implantação de rede no Portal SAS.
Os recursos a seguir são fornecidos pelo Google SAS.
Crie uma implantação otimizada de CBSD na sua rede.
Uma implantação é uma maneira de organizar os CBSDs no Portal SAS. Ele tem um ID de usuário exclusivo e está associado à sua conta do SAS. Também é possível monitorar o status da implantação, criar usuários para gerenciar o acesso à sua rede e acessar recursos de suporte. Para mais informações, consulte Começar a usar o portal do SAS.
Identifique a disponibilidade do espectro usando mapas de calor.
O portal do SAS fornece as fronteiras da área de proteção dinâmica (DPA, na sigla em inglês) e mapas de calor de disponibilidade de espectro do CBRS nos Estados Unidos usando a interface do Google Maps. Os mapas de calor ajudam a determinar quantos canais estão disponíveis em uma área antes da implantação de CBSDs. Para mais informações sobre mapas de calor de espectro, consulte Entender a disponibilidade do espectro da CBRS.
Selecione o plano de canal com base nas orientações do canal.
O Portal SAS oferece orientações sobre o canal para ajudar a maximizar o espectro da CBRS e gerenciar interferências. Você pode analisar e implementar o plano de canal mais adequado para sua rede CBRS no Portal SAS. O plano de canal é otimizado para minimizar a interferência com outros CBSDs. Para mais informações sobre canais, máscaras de canal e planos de canal, consulte Gerenciar interferência de rede.
Gerenciar o fluxo de trabalho completo do CBSD.
O SAS oferece suporte a todo o ciclo de vida da CBSD, começando pelo registro, consulta de espectro, solicitações de concessão, solicitações de batimento cardíaco e cancelamento de registro. Para mais informações, consulte Sobre o CBSD.
Minimize o impacto das ativações de DPA e das zonas de aviso.
Para mais informações, consulte as práticas recomendadas para operadores de CBSD.
Analise o status da rede usando painéis de monitoramento em tempo real.
O portal do SAS mostra o status em tempo real dos subsídios atuais, o último sinal de funcionamento e o histórico de concessão para cada CBSD. Ele também fornece dados em tempo real sobre a lista de mudanças da DPA para acompanhar quais concessões foram suspensas durante a atividade do titular.
Proteger os operadores de PAL contra interferência do usuário do GAA.
Para mais informações sobre a alocação de canais de PAL e a proteção contra interferência, consulte Gerenciar licenças de acesso prioritário.
Escolha um plano de faturamento com base nos requisitos da sua organização.
Para mais informações sobre as várias opções de faturamento disponíveis no SAS, consulte Faturamento do SAS.
Vantagens do uso de um SAS
Canalização.
O SAS divide automaticamente as solicitações de consulta de espectro em canais de 10 MHz. Como as condições podem variar significativamente entre os canais, a divisão das solicitações fornece o máximo de informações para as CBSDs.
Economias de custo.
O SAS aloca a capacidade ou cobertura da rede conforme necessário. Isso ajuda a reduzir significativamente os custos operacionais.
O parâmetro
maxEirpdetermina a EIRP máxima aprovada.O parâmetro
maxEirpna resposta da consulta de espectro é a melhor estimativa do Potência irradiada isotrópica (EIRP, na sigla em inglês) que pode ser autorizada para transmissão imediata. Se uma CBSD solicitar uma concessão de mais de 10 MHz, o EIRP máximo aprovado será o menor de todos os canais dentro desse intervalo. Se uma concessão com o EIRP especificado não for autorizada pelo SAS, isso poderá ser devido à ativação da DPA.
Arquitetura do serviço SAS do Google
A rede de espectro compartilhado consiste em vários elementos de rede que interagem usando interfaces específicas. O SAS é o serviço principal da rede e é responsável pela alocação de frequência dinâmica na faixa de espectro compartilhada.
Serviço principal do SAS
Conforme mostrado no diagrama anterior, o SAS consiste em três componentes principais:
Portal do SAS do Google.
Inclui a interface do portal e a API do portal, que gerencia os CBSDs conectados ao SAS.
Back-end do SAS (SAS BE).
Inclui todos os serviços oferecidos pela SAS.
Banco de dados SAS (DB).
Inclui o DB, que armazena todos os CBSDs registrados no SAS, além das informações necessárias para gerenciá-los. Essas informações incluem detalhes sobre as concessões que estão ativas no momento e agregam interferências para pontos ou áreas protegidas. Ele também armazena informações coletadas de outros SASs sobre onde eles têm CBSDs e quais pontos ou áreas protegidas existem.
Esses três módulos de SAS interagem entre si e com os outros elementos de rede para fornecer aos operadores de rede todas as ferramentas e processos necessários para gerenciar a rede CBRS.
Transmissor de CBSD
Um transmissor de CBSD envia uma solicitação de registro para o SAS com informações como proprietário, local e características de transmissão.
Depois que a SAS aprovar a solicitação de registro, o CBSD estará pronto para realizar várias operações, como as seguintes:
- Solicitar concessão de espectro
- Fazer consultas de espectro
- Fornecer verificações de integridade
- Renuncie a uma concessão
- Cancelar registro
O CBSD pode se registrar em vários SASs, mas não pode ter uma concessão ativa de vários SASs simultaneamente. Para garantir que não haja concessões ativas sobrepostas, é necessária uma sincronização diária SAS- SAS. Nesse tipo de sincronização, o SAS se comunica com outros SASs na rede para garantir a consistência da alocação de largura de banda entre eles. Quando uma sincronização SAS-SAS ocorre, todas as CBSDs e áreas de ponto protegidas conhecidas pelo SAS são compartilhadas com outros SASs na rede. Saiba mais sobre como as CBSDs se comunicam com o SAS mais adiante nesta página.
Dispositivos com capacidade de detecção ambiental
A FCC forneceu diretrizes e regulamentos rígidos para o compartilhamento de espectro com base na prioridade do usuário. Essas diretrizes garantem que as transmissões de usuários de maior prioridade não sofram interferência de usuários de menor prioridade. Os dispositivos de Capacidade de Detecção Ambiental (ESC, na sigla em inglês) aplicam as regras da FCC e permitem que o SAS gerencie a alocação de espectro sem interferência para usuários existentes e outros usuários prioritários.
Os ESCs são posicionados ao longo da costa dos EUA para detectar quando um DPA está ativo. Uma DPA é uma zona de exclusão que geralmente fica ativa quando os usuários atuais transmitem no espectro do CBRS. A SAS mantém uma lista de CBSDs para cada vizinhança de DPA. Quando os ESCs detectam a ativação de DPAs em um determinado canal, eles enviam essas informações para o SAS. Em seguida, o SAS suspende as concessões para os CBSDs na vizinhança do DPA nesse canal para garantir que não haja interferência.
Como o SAS funciona
A função principal de qualquer SAS é autorizar e gerenciar a comunicação sem fio de CBSDs que transmitem na banda CBRS. Portanto, as CBSDs precisam ser capazes de se comunicar com o SAS para iniciar a transmissão. O WInnForum definiu padrões e protocolos para permitir essa comunicação. O SAS implementa a especificação técnica da API SAS-CBSD para a interface CBSD-SAS. Essa interface é baseada no protocolo HTTP sobre Transport Layer Security (HTTPS).
Interface CBSD-SAS
O CBSD é responsável por iniciar a comunicação com o SAS da seguinte maneira:
- O CBSD envia uma solicitação de registro ao SAS para indicar a intenção de operar. O registro bem-sucedido implica uma validação da SAS de que o CBSD foi certificado pela FCC e está autorizado a receber uma concessão de espectro para transmissão.
- Depois que o registro for concluído, a CBSD poderá solicitar uma concessão de espectro.
- O SAS aloca um canal e um nível de energia para o CBSD. Esse canal é identificado por um identificador de concessão exclusivo. O CBSD só pode iniciar a transmissão no subsídio alocado depois de enviar uma solicitação de batimento cardíaco.
- Ao receber uma resposta positiva para a solicitação de batimento cardíaco, o CSBD pode iniciar a transmissão.
- O CBSD pode solicitar várias concessões em diferentes canais de espectro e renunciar a concessões que não são mais necessárias.
O diagrama a seguir mostra o fluxo de trabalho completo do CBSD:
A SAS implementou seis métodos definidos na API SAS-CBSD para a interface CBSD-SAS:
- Registro
- Consulta de espectro
- Conceder solicitações
- Solicitações de heartbeat
- Renunciar a uma concessão
- Cancelamento de registro
As subseções a seguir descrevem esses métodos.
Inscrição
Uma CBSD precisa se registrar na SAS. Durante o processo de registro, cada CBSD envia informações de instalação como local fixo, identificadores exclusivos, associação a grupos e recursos relacionados a rádio para o Portal SAS.
Se o registro for bem-sucedido, o SAS vai enviar um identificador exclusivo para essa CBSD. Se o SAS rejeitar a solicitação de registro, ele vai responder com uma mensagem de erro. O CBSD precisa corrigir o erro e enviar outra solicitação de registro. Para mais informações sobre o registro, consulte Registro no CBSD.
Consulta de espectro
A consulta de espectro é um procedimento opcional que uma CBSD registrada pode iniciar com o SAS para consultar o espectro disponível no local e as características de instalação. A SAS responde com informações detalhadas sobre as frequências disponíveis para o uso do CBSD e qualquer outra informação que possa ajudar o CBSD a escolher um intervalo de frequência. Para mais informações sobre a consulta de espectro, consulte Disponibilidade de espectro do CBSD.
Conceder solicitações
As CBSDs solicitam uma concessão para reservar uma parte do espectro para uso. A solicitação de concessão consiste em vários parâmetros operacionais que dependem dos recursos do CBSD, da operação atual e da configuração.
Se aprovado, o SAS vai responder com o ID de concessão e outros parâmetros, como o intervalo de expiração da concessão, o intervalo de batimentos cardíacos e o tipo de canal. Quando uma concessão é aprovada, o SAS faz uma reserva para a CBSD solicitante. No entanto, a CBSD ainda não está autorizada a transmitir usando a concessão. Para mais informações, consulte Saiba mais sobre como solicitar uma doação.
Solicitações de batimentos
Os CBSDs enviam periodicamente solicitações de batimento cardíaco para cada uma das permissões aprovadas para receber a autorização de transmissão. Para mais informações, consulte Saiba mais sobre solicitações de batimento cardíaco.
Renuncie a uma concessão
Quando o CBSD não quer mais usar uma concessão, ele a renuncia. Para mais informações, consulte Saiba mais sobre como renunciar a uma concessão.
Cancelamento de registro
Se o CBSD for desativado ou movido, ele será removido do SAS. Para mais informações, consulte Saiba mais sobre a desativação.
Interface SAS-SAS
A interface SAS-SAS sincroniza o Google SAS com outros operadores SAS. Usando essa interface, o SAS compartilha todas as mudanças relevantes da loja persistente com outros administradores do SAS. Ele também recebe e processa mudanças de outros administradores do SAS.
A interface SAS-SAS permite a troca dos seguintes dados:
- Troca de dados de registro
- Troca de todas as concessões emitidas pelo SAS
- Troca de todas as mudanças no status de registro e concessão
- Troca de entradas regulatórias recebidas pelos bancos de dados da FCC e do WInnForum
O SAS usa atividades periódicas coordenadas entre SASs (CPAS) para facilitar a comunicação com SASs semelhantes. O CPAS é um processo diário executado por todos os SASs nas redes para trocar informações. O Google implementa o CPAS, conforme definido pelo WInnForum em WINNF-SSC-0008. Para mais informações sobre a troca de pares CPAS e SAS, consulte Saiba mais sobre CPAS e o que isso significa para os operadores de CBSD.
Como o SAS protege os usuários de maior prioridade
O SAS se comunica continuamente com as CBSDs para garantir que os usuários existentes, como radares navais, estejam protegidos contra usuários de PAL e GAA. Para garantir que não haja interferência nesses usuários de maior prioridade, o SAS faz o seguinte:
- O SAS usa uma rede de ESCs para detectar quando os usuários estão usando o espectro. Sempre que qualquer atividade é detectada, o espectro em que ela está sendo transmitida não está disponível para outros usuários. Para mais informações, consulte Saiba como operar CBSDs perto da costa.
- Todas as noites, todas as SASs executam CPAS para garantir que estejam operando com as informações mais recentes.
A seguir
- Saiba mais sobre o Portal do Sistema de Acesso ao Espectro.
- Saiba mais sobre o dispositivo de serviço de rádio de banda larga dos cidadãos.
- Resolver problemas do SAS.