Possibilità di utilizzare porzioni della banda di frequenze 470-790 MHz attribuita alla...

WSD in banda di radiodiffusione -Torino 24-10-2011

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Possibilità di utilizzare porzioni della banda di frequenze 470-790 MHz attribuita alla

radiodiffusione Televisiva per gli White SpacesDevices (WSD)

Torino, 24 ottobre 2011

Antonio VellucciMISE - Comunicazioni

Direzione Generale Pianificazione e Gestione dello Spettro Radioelettrico (DGPGSR)

[email protected]


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Pianificazione delle frequenze radioRichiesta di spettro radio

� C’è una domanda di spettro sempre più crescentee sempre più crescente è la dipendenza della società dall’uso dello spettro radio.

�Ci sono differenti necessità nei vari paesi: il bilanciamento tra i vari bisogni è ottimizzato a livello nazionale.

� L’armonizzazione nell’uso dello spettro è comunque necessaria per le economie di scala e la gestione delle interferenze.


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Pianificazione delle frequenze radioLe onde radio non si fermano fuori della porta di casa

La trasmissione delle onde radio non è delimitata fisicamente in ambiti ristretti , le onde radio non hanno barriere fisiche e non si fermanoai confini nazionali, il loro utilizzo va coordinato subase nazionale ed internazionale.


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Pianificazione delle frequenze radiolimitazione spazio - tempo

Lo spettro radioelettrico è un bene che in linea teorica èdisponibile per chiunque intenda utilizzarlo ma in realtà è una risorsa:

Naturale, in quanto non si consuma con l’uso ma è limitatanello spazio e nel tempo.

Ne consegue che due o più trasmissioni radio non possono essererealizzate contemporaneamente entro gli stessi determinati limiti spaziali utilizzando le medesime frequenze.


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Pianificazione delle frequenze radiolimitazione spazio-tempo

Ad esempio se in una stessa sala conferenze due conferenzieri, che trattano argomenti diversi, si rivolgono ad uditori diversi, parlando contemporaneamente ed utilizzando il medesimo sistema di amplificazione, come risultato si avrebbe che nessuno riuscirebbe a capire nulla dei messaggi trasmessi.


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Punti da tener presenti nella pianificazione e gestione dello spettro radio

Lo spettro radio è un bene pubblicoa disposizione di tutti.

�E’ un bene:

– Per la società(diversità culturali, difesa, sicurezza, trasporti, sviluppo geografico)

– Economico(industriale, commerciale)

– Strategico

�Ha le dimensioni di spazio tempo e frequenza� E’una risorsa scarsa, pertanto

�Va gestito razionalmente ed in modo efficiente in modo tale da consentire il massimo soddisfacimentodelle necessità.


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Obiettivi della pianificazione e gestione dello spettro radioelettrico

� Incoraggiare l’uso efficientedello spettro

� Favorire l’innovazione tecnologica� Fornire certezza legalemediante l’adozione di normative per chi investe soldi

�Necessaria per dare sicurezza agli operatori ed alle industrie del settore per la costruzione di reti e terminali

� Evitare le interferenze� Operare in accordo con le armonizzazioni internazionali


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Ruolo dell’Organismo nazionale di regolamentazione

• L’Organismo nazionale deve permettere l’introduzione delle nuove applicazioni/tecnologie, ma nello stesso tempo deve anche proteggere i servizi radio e le applicazioni gia esistenti.

• Ha bisogno di regole chiarealtrimenti si trova in mezzo ad una morsa che lo schiaccia


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Ruolo dell’Organismo nazionale di regolamentazione

•Ho pagato lo spettro è mio! Fammi spazio voglio entrare anche io!

Serviziesistenti

O.O.N.N.

Nuove applicazioni


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Tecnologie Cognitive e White Spaces devicesNella banda UHF di radiodiffusione

• E’ il caso delle applicazioni cosiddette White Space Devices, che utilizzano essenzialmente tecnologie cognitive, operanti nella banda UHF di radiodiffusione.

•Le tecnologie cognitive stanno cercando di entrare nel mondo delle radiocomunicazionie costituiranno una tecnologia fondamentale per incrementare l’accesso flessibile e dinamico alla risorsa spettrale.


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Ambiti di studio delle Tecnologie Cognitive

• Commissione Europea: Opinione del RSPG• CEPT Report 24 ed ECC Report 159• UIT Preparazione WRC12: Agenda Item 1.19 Cognitive Radio

� Non sono un servizio di radiocomunicazione�Sono una tecnologia applicabile a qualsiasi servizio di radiocomunicazione


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Tecnologia CognitivaStudi in corso

• UIT-R WRC12- Agenda Item 1.19 – WP1B

• Commissione Europea– RSPG Parere sui Cognitive Technologies

• CEPT (Organismo Regionale Europeo delle TLC)

� CPG/PTA -preparazione della WRC12

�CEPT Report 24 - ECC Report 159

� PT SE43- studi di compatibilità degli WSD in tecnologia CR, in banda 470-790 MHz e con le bande adiacenti superiore (2010/267/UE--mobili a larga banda 4G) ed inferiore (PMR)


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Tecnologia CognitivaWRC12

• UIT-R WRC12- Agenda Item 1.19 –

� Agenda item 1.19 -to consider regulatory measures and their relevance, in order to enable the introduction of software-defined radio and cognitive radio systems, based on the results of ITU R studies, in accordance with Resolution 956 (WRC 07)


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Tecnologia CognitivaPosizione della CEPT

Posizione della CEPT sull’agenda item 1.19 (CR):

� I CR non sono un servizio di radiocomunicazionie la loro definizione non va inclusa nel RR.

� Sono una tecnologiautilizzabile da qualsiasi servizio/applicazione radio, nel rispetto delle regole di quest’ultimo.

� Nessuna modifica del Regolamentodelle radiocomunicazioni (RR) dell’UIT

� Vanno comunque stabilite delle regoleper il loro utilizzo, attraverso una raccomandazione, contenente linee-guida.

� Eventuale armonizzazionedelle bande di utilizzo


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Tecnologia Cognitiva - Potenzialità

• La tecnologia cognitiva (CR) è una tecnologia innovativa che ha le potenzialità di incrementare l’efficienzanell’uso dello spettro radioelettrico.

• Il loro utilizzo dello spetto radio èbasatosul fatto che:

�Non tutti i servizi di radiocomunicazione/applicazioni utilizzano le frequenze radio a loro attribuite/assegnate per tutto il tempoe in tutti i posti: pertanto possono lasciare libero lo spettro temporaneamente e spazialmenteinutilizzato a disposizionedi altre applicazioni.


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Tecnologia Cognitiva - Potenzialità

La tecnologia Cognitiva può essere utilizzata per migliorare le possibilità di condivisione delle bande di frequenze grazie alla sua capacità di:

�Conoscere l’ambiente radiodello spazio circostante

� adattare dinamicamentele proprie caratteristiche operative (frequenza, potenza trasmessa…)

I CR saranno in grado di condividere le bande gia assegnate ad altre applicazioni, utilizzando le porzioni di spettro non utilizzate temporaneamente nell’area operativa:

� evitando interferenze nocive � incrementando così l’efficienza dello spettro radio ed il valore economico dello stesso.


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Tecnologia Cognitiva - Processo conoscitivo

•Il processo cognitivosi basa essenzialmente sulle seguenti tre fasi:

�Acquisizione dei dati, conoscenza dell’ambiente circostante e della propria posizione (localizzazione)

� Decisione, sulla base delle informazioni fornitegli

� Azione, dinamica ed autonoma (trasmissione e ricezione sul canale libero).


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Tecnologia Cognitiva – Tecniche conoscitive

Le funzionalità conoscitive che i CR possono utilizzare per acquisire informazioni sull’ambiente circostante, ancora allo studio, sono essenzialmente le seguenti:

� Tecniche di sensing -viene fatta una scansione nella porzione di spettro in esame, basata sul rilevamento del livello dei segnali delle applicazioni autorizzate. Questa tecnica è però non molto affidabile nel rilevare lo stato di un canale.

� Geolocation data-base – Uso di banche dati che contengono la mappatura del territorio, con determinata risoluzione, che forniscono al dispositivo CR le informazioni sulla loro posizione e sugli utilizzatori dei canali radio a livello locale. Quest’ultimo approccio apre una serie di interrogativi.


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Tecnologia Cognitiva – Tecniche conoscitive

�Cognitive pilot channel– Canale dedicato che fornisce informazioni sull’uso delle frequenze di una certa banda nell’area interessata.

� Approccio Combinato –Poiché la sola tecnica del sensingnon garantisce un rilevamento affidabile, ci si sta orientando verso l’impiego congiunto delle suddette tecniche per l’identificazione delle risorse disponibili.


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Tecnologia Cognitiva – Criticità

Ci sono ancora molti aspetti tecnici e regolamentari da risolvere quali:

�Scelta del canale liberoper evitare le interferenze

�Evitare le bande dei servizi passivi�Come liberare il canalequando viene occupato

� gestione dei data-base: � tutela delle informazioni sensibili dal punto di vista commerciale (concorrenza e privacy) �gestore del database (pubblico o privato)

� tutela della sovranità nazionalenel caso in cui la gestione è delegata a società al di fuori della giurisdizione nazionale.


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Cosa si intende per White Space Devices

Col termine White Space Devicessi intende essenzialmente dispositivi che utilizzano i canali liberi della banda 790-862 MHz con tecnologie sono in grado di apprendere lo stato radioelettrico locale, allo scopo di usare canali radio disponibili per un certo tempo ed in una certa area, che sono stati regolarmente assegnati con diritto d’uso ad operatori di telecomunicazione.

Il CEPT Report 24 contiene tali studi e ne da la seguente definizione:


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White space• White space is a part of the spectrum, which is available for a

radiocommunication application at a given time in a given geographical area on a non-interfering / non-protected basis with regard to primary services and other services with a higher priority on a national basis

Power

Frequency

Time

Spectrum in Use

White Spaces

Introduzione Assumptions Requirements Geo-location Conclusioni


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Come funzionano• Agli apparati radio tradizionali

vengono assegnate “corsie”differenti operanti in modo prestabilito. Qualche corsia può rimanere libera.

• Gli WSDsintelligentemente “cambiano corsia” ed aggiustano i loro parametri

• Come evitare le interferenze agli utilizzatori già autorizzati?

Introduzione Assumptions Requirements Geo-location Conclusion


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Studi in ambito CEPTGiugno 2008: CEPT Report 24

• Definizione di 'white space‘• Richiesta di ulteriori studi per poter utilizzare dispositivi a

tecnologia CR negli spazi bianchi dello spettro

Maggio 2009: costituzione del CEPT PT SE43

• Definire i requisiti tecnici ed operativi per l’utilizzo dei CRS negli white spaces della banda 470-790 MHz per assicurare la protezione dei servizi radio/sistemi incombenti.

Gennaio 2011: approvazione del ECC Report 159

• Estensione del mandato fino a settembre 2012


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“Spero che non ci ritroveremo di

fronte al vecchio dilemma"

Il dilemma del pollo e la gallina degli WSDChi è nato prima?


“C’è incertezza politica e regolamentare"

“L’industria non ha ancora fornito esempi di applicazioni appropriate"

Industria:Regolatori:


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WSD caratteristiche

• Categorie→ personal/portable devices→ home/office devices→ private/public access points

• Scenari di impiego→ indoor/outdoor→ low/high antenna

• Tecnologia di trasmissione→ OFDM


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Tecniche cognitive degli WSDs

• Spectrum sensingWSD effettua misure in una banda candidata, per determinare se sono occupati dai servizi/applicazioni autorizzati

• Geo-location databaseWSD misura la sua posizione e consulta una banca-dati per determinare quale canale può utilizzare nella sua attuale posizione (location)

• BeaconsSegnali usati per indicare quei canali che sono o utilizzati dai servizi autorizzati o non utilizzati



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Servizi da proteggere entro e al di fuori della banda 470-790 MHz

470

White spaces

790 f, MHzDigital

Broadcasting

8 MHz

PMSE862440

MobileServiceMobile

Service

RadioAstronomy

608 614

AeronauticalRadionavigation

645



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Protezione del servizio di radiodiffusione

BS tower BS receiver WSD

• La sola tecnica dello Spectrum sensing da sola potrebbe essere non affidabile per garantire la protezione dei ricevitori TV nelle vicinanze.

• L’opzione più affidabile sarebbe quella di avere un WSD con sensing e assistito da un Geo-location database.



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Protezione dei PMSE

WSD

PWMS receiver

Radio microphone

• Lo Spectrum sensing, da solo sembra essere problematico

• Il Geo-location database sembra costituire l’approccio piùfattibile/affidabile

Introduction Assumptions Requirements Geo-location Conclusion


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Protezione della radio astronomia ( 608-614 MHz)

• Sono necessarie distanze di separazioni molto grandi tra WSDs ed osservatori di radioastronomia

Up to 450 km


� Uso autonomodi WSDs (soltanto sensing): l’utilizzo dei canali TV da 37 a 39 dovrebbe essere escluso

� WSD assistito da un geo-location database: andrebbero definite le zone di esclusione intorno alle stazioni di radioastronomia


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Protezione dei servizi fisso/mobile nelle bande adiacenti

• Gli studi di compatibilità sono ancora in corsoe richiedono ancora tempo, vanno definite le condizioni necessarie per proteggere i sistemi radiomobili nella banda adiacente superiore a 790 MHz ed i sistemi PMR al di sotto dei 470 MHz(distanza di separazione …..)


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Requisiti degli WSD• WSD devono essere capaci di comunicare al data base

� Posizione geografica, tipo/ID/modello , area operativa

• WSD devono essere capaci di ricevere dal database� Le frequenze disponibili, massima potenza in trasmissione,� tempo di validità dell’informazione fornita,� se è richiesto anche il sensing.

• WSD devono trasmettere soltanto dopo aver comunicato con successo ( ) con il database→←

• The WSD devono interrompere la trasmissione se� Non può riconsultare il database � Non determina la sua posizione � Si sposta ad di fuori dell’area richiesta

Introductione Assumptions Requirements Geo-location Conclusion


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Gestione del database• Possibili opzioni ancora allo studio :

� Un singolo data base a livello nazionale o europeo?� Data base, pubblico o gestitone del regolatore nazionale?

• Punti chiave: � Informazioni tecniche servizi/applicazioni protette?� Aggiornamento dei Data base

• Approccio combinato sensing e geo-location� Controllo incrociato delle frequenze disponibili



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Lavori futuri Osservazioni sulla situazione Italiana

• Attendere la conclusione della WRC12 e della CEPT sugli studi di compatibilità

• Adattare i risultati degli studi alla situazione nazionale

La scelta della banda UHF, non è stata una scelta felice per l’Italia, che a differenza dei paesi del nord Europa, ha sviluppato la TV quasi esclusivamente via etere e non via cavo.

Ciò rende la nostra situazione unica al mondo con centinaia di emittenti televisive concentrate in un territorio non certo esteso.

Questa è una situazione consolidata da circa 30 anni per cui richiede uno sforzo notevole per la riorganizzazione della banda.



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Situazione Italiana della banda 470-790 MHz

• Aree gia digitalizzate(Area nord:Valle d’Aosta, Piemonte, Lombardia, Veneto, Trentino, Friuli Venezia Giulia ed Emilia Romagna, Lazio escl.VT, Campania e Sardegna).

•Nelle aree gia digitalizzatesono stati assegnati alle emittenti Nazionali e locali tutti i canali della parte inferiore e superiore della banda UHF.

• 31.12.2012- termine per la liberazione della banda790-862 MHz(d.M. 4 maggio 2011 - Rev PNRF d.M. 13.11.2011)


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Situazione Nazionale della banda 470-790 MHz

• Regioni ancora da digitalizzare:Entro il 2011: Liguria (in atto), Toscana, Umbria, Marche e Viterbo e provincia;entro il 30 giugno 2012il resto dell’Italia.

In queste Regioni non si assegneranno i canali dal Ch 61 al 69 (790-862 MHz) e nella parte di banda 470-790 MHzdovrebbero trovare posto anche le emittenti che attualmente si trovano nella parte superiore.

•Si presume che non ci sarà posto per tutte le emittenti, pertanto ci sarà una graduatoria (copertura, N° dipendenti, capitale

netto, storicità) per l’aggiudicazione dei canali disponibili nella banda in questione.

•Le emittenti che si aggiudicheranno un canale TV saranno obbligate ad ospitare nei propri MUX le emittenti escluse, che diventeranno “Fornitori di contenuti ”.


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Situazione Nazionale della banda 470-790 MHz

• Canali apparentemente liberi� nelle aree ancora da digitalizzaresono quelli previsti per l’aggiudicazione mediante “beauty contest”, attualmente in corso, e che dopo l’assegnazione non saranno più liberi.

�quelli nelle zone confinanti, che in realtà sono stati assegnati da GE06 ai nostri paesi confinanti. assegnati da GE06 ai nostri paesi confinanti..


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Situazione Nazionale della banda 470-790 MHzConclusioni

La situazione Italiana è complicata, ci sono più di 600 Emittenti tra nazionali (Reti SFN) e locali, con più di 15.000 impianti. La banda 470-790/862 MHz è congestionata

�E’ difficile al momento prevedere se ci saranno WhiteSpaces in Italia.

� Dovrebbe essere tutto più chiaro dopo lo switch off (1 gennaio 2013).

� Nelle aree intorno alle grandi città ci sono difficoltà

� Nelle altre zone del territorio ci potrebbe essere disponbilitàdi canali liberi.


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Grazie per l’attenzione e buona giornata

Vellucci AntonioMISE-Dipartimento per le Comunicazioni

[email protected]

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