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CDMA Technology
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TDMA to CDMA2000 White Paper

GSM o CDMA :
Los Desafíos Comerciales y Tecnológicos para las Operadoras de TDMA

Un analisis efectuado por
The Shosteck Group
Publicado por
CDMA Development Group
Junio de 2001

Also Available in English and Portuguese

1   Panorama General

1.1 Introducción

Este white paper examina y discute las opciones ofrecidas a las operadoras de redes TDMA/IS-136 en la migración para las tecnologías inalámbricas de tercera generación (3G). Aborda, específicamente, la conveniencia de la CDMA2000* 1X (denominada anteriormente CDMA/IS-95-C, CDMA 1xRTT o cdma2000 1x) y de sus derivaciones futuras, CDMA 1xEV-DEL y CDMA 1xEV-DV, como alternativas 3G.

El quid de nuestro análisis está formado por las cuestiones de disponibilidad de aparatos telefónicos, del costo de esos aparatos y de las economías de la escala de producción de corto a medio plazo. Al evaluar tales cuestiones, llegamos a la conclusión que, en la transición de TDMA/IS-136 para 3G, las ventajas generalmente atribuidas a las tecnologías maduras pueden no confirmarse en la práctica.

The Shosteck Group no endosa el uso de una determinada tecnología en detrimento de otras o de una vía de migración para 3G sobre las otras. Al contrario, apuntamos y discutimos los posibles desafíos que las operadoras de TDMA/IS-136 podrán enfrentar con la implementación del GSM y las posibles ventajas ofrecidas por la cdmaOne™ †. Con base en esas posibles ventajas, sugerimos que las operadoras de TDMA puedan encontrar ventajas al evaluar la tecnología CDMA como una opción para 3G. Y que, entre las operadoras de TDMA que realicen tal evaluación, algunas podrán concluir que el GSM es realmente la mejor opción - especialmente las empresas licenciadas para operar en las frecuencias de 1900 MHz. Otras operadoras de TDMA, empero, podrán concluir que la CDMA es la opción más viable - especialmente aquellas licenciadas para operar en las frecuencias de 800 MHz. En resumen, con este white paper pretendemos destacar las cuestiones esenciales involucradas en la transición para 3G. La solución de tales cuestiones, hasta el límite de lo posible, deberá ocurrir a partir de discusiones efectuadas entre las operadoras de redes y sus proveedores.

Como primer paso, vamos a aclarar lo que queremos decir con 3G. El componente de radio de las tecnologías avanzadas varía en términos de tres características, por lo menos.

  1. El ancho del canal de RF, que puede variar de 200 kHz, en el caso de GSM-GPRS, a 5 MHz en UMTS.
  2. La asignación del espectro de RF, que puede variar desde la implementación en un espectro ya atribuido en 800 y 1900 MHz, en el caso de la CDMA2000 1X, hasta la implementación en un espectro recién atribuido en 1900 y 2100 MHz, en el caso del UMTS. Aunque poco discutido, este último espectro también es adecuado para la CDMA2000 1X.
  3. 3. La tasa de datos, que puede variar entre valores teóricos de 115 kbps y más de 2 Mbps, de acuerdo con la tecnología. Algunas tecnologías avanzadas fueron denominadas 2.5G mientras que otras recibieron el nombre de 3G; otras, aun, son (o fueron) conocidas por ambos nombres.

International Telecommunication Union (ITU) actúa como árbitro para los patrones 3G. Ella no define la 3G en términos de ancho de canal o asignación de espectro, sino de acuerdo con la tasa de datos. Según la definición de la ITU, la interfaz de RF 3G es capaz de aceptar tasas de datos iguales o superiores a 144 kbps. Ella admite que las tecnologías W-CDMA (UMTS) y CDMA2000 1X satisfacen ese criterio.1

Las tasas de datos mayores permitirán que los usuarios finales dispongan de un contenido más variado que el disponible actualmente y, juntamente con la arquitectura en paquetes, tengan acceso inmediato y de bajo costo a Internet. Esas mayores tasas de datos y principalmente el acceso inmediato y barato a Internet expandirán, a su vez, el futuro tráfico en redes. A medida que se expanda el tráfico en redes, los ingresos de las operadoras aumentará. No obstante, e independientemente de la capacidad de las tecnologías, las operadoras deben identificar los compromisos económicos y comerciales de los costos de red con relación a las tasas de datos. En último análisis, cada operadora deberá optimizar la tasa de datos ofrecida a los usuarios finales en términos del costo para ofrecerla contra el ingreso generado.

Las operadoras AT&T y Rogers AT&T, por ejemplo, que utilizan la TDMA/IS-136, optaron por el GSM, para enseguida evolucionar para GSM-GPRS y después implementar el GSM-GPRS-EDGE, para finalmente adoptar la tecnología UMTS (también conocida como W-CDMA). Este último paso considera garantizada la disponibilidad de espectro para UMTS. Esa vía de migración presentemente asumida tiene un desarrollo bastante reciente. Otras operadoras de TDMA todavía están decidiendo cuál vía de migración adoptarán. Hace cerca de un año, la vía de migración asumida para las operadoras de TDMA/IS-136 era la implementación de TDMA-GPRS, seguida por la TDMA-GPRS-EDGE y por fin - por medio de un proceso mal definido - la adopción del UMTS. Esa primera vía de migración dejó de ser discutida.

Al examinar las vías de migración, dirigimos nuestro foco a las cuestiones comerciales con las cuales deben enfrentarse las operadoras de TDMA/IS-136 en la elección de una alternativa 3G. En ese proceso, se destacaron cinco series de cuestiones, que son:

  1. Elevar el ingreso promedio por usuario (ARPU).
  2. Minimizar los costos de implementación de la tecnología.
  3. Adoptar un proceso de implementación tan simple (y, por lo tanto, tan indoloro) como sea posible.
  4. Implementar servicios comerciales viables, en tiempo hábil.
  5. Mantener un servicio satisfactorio para el usuario final durante ese proceso.

Las dos últimas cuestiones son especialmente importantes. En el caso de que las operadoras no puedan implementar servicios comerciales viables y en tiempo hábil, correrán el riesgo de perder su posición competitiva. Y si la red y/o los aparatos telefónicos prestaran un servicio deficiente al usuario final, no sólo dejarán de generar ingresos, como también incentivarán el fenómeno de "churn". Preferimos no prestar mucha atención a los matices de elegancia tecnológica que las tecnologías alternativas pueden, o no, ofrecer. Para nuestros objetivos, las cuestiones comerciales son más importantes.

No debemos olvidarnos de la importancia de los servicios de voz. Es verdad que con la utilización de técnicas de compresión y con la administración más sofisticada para el ancho de banda, la 3G deberá permitir la adopción de aplicaciones que no utilizan voz, tal como vídeo full-motion y multimedia, todo en tiempo real. Dicho esto, los servicios de voz continuarán generando la mayor parte de los ingresos de las operadoras en un futuro previsible. Esto proviene del "efecto del estímulo de los datos", o sea, el aumento de los servicios de datos no desbancará al tráfico de voz y, sí, lo expandirá. Aun los más entusiastas defensores de las aplicaciones sin voz reconocen ese fenómeno.2

1.2 Vías de Migración y Períodos de Tiempo para Implementación

De aquí a 10 o 15 años, las actuales cuestiones de la migración para 3G estarán desapareciendo y pasando para la memoria histórica. Todas las operadoras 2G de hoy ya habrán implementado la 3G y, tal vez, algunas tecnologías aún más avanzadas. Los desafíos de la implementación, algunos de los cuales todavía no totalmente reconocidos, habrán sido superados con éxito.

En esta época, sin embargo, las cuestiones críticas enfrentadas por las operadoras están centradas en cuál de las tecnologías de la próxima generación deben escoger para un futuro que varía de inmediato a medio plazo - o sea, el próximo período de uno a cinco años. Esas vías de evolución de uno a cinco años son claras para las operadoras que ya implementan las tecnologías GSM, cdmaOne o PDC. Lo mismo no se puede decir de las operadoras que implementan actualmente la TDMA/IS-136.

Para recapitular, las operadoras de GSM, o más precisamente aquellas licenciadas para el espectro de 900 y/o 1800 MHz, evolucionarán antes para GSM-GPRS y en última análisis para UMTS, y podrán implementar, o no, el GSM-GPRS-EDGE como paso intermedio. La implementación del UMTS exigirá que tales operadoras utilicen una parte del espectro 3G (UMTS) recién asignada y recién atribuida en 1900 MHz (enlace ascendente) y 2100 MHz (enlace descendente), juntamente con el espectro GSM actualmente atribuido de 900 y/o 1800 MHz. La misma requerirá también aparatos telefónicos multimodo/multibanda para GSM-GPRS-UMTS (o GSM-GPRS-EDGE-UMTS). Tales aparatos multimodo permitirán handoffs de una red a otra, lo que hará viable una prestación perfectamente consistente de servicios GSM básicos (voz y mensajes) a lo largo de toda la red, además del ofrecimiento de UMTS en las partes de tráfico más intenso. Esto también posibilitará que las operadoras implementen la infraestructura 3G tan solamente de acuerdo con la demanda, minimizando así el monto de sus inversiones.

No es tan clara la vía de migración para las operadoras de GSM que operan en el espectro de 1900 MHz (casi todas situadas en las Américas). Un espectro 3G separado, que sea adecuado para UMTS, todavía está por ser asignado. Hasta que tal espectro esté asignado y disponible, las operadoras de GSM que actúan en el espectro atribuido de 1900 MHz estarán impedidas de avanzar más allá del GPRS y del EDGE, en el caso de que este último se torne comercialmente accesible.

Las operadoras de la cdmaOne, a su vez, tanto actúen en las frecuencias de la banda de 800 MHz, 1900 MHz o ambas, podrán evolucionar para la CDMA2000 1X utilizando su espectro actual, lo que elimina el desafío de encontrar un nuevo espectro. La evolución para CDMA2000 1X requiere placas de canal y actualizaciones de software para las estaciones radiobase de la cdmaOne, además del lanzamiento de aparatos telefónicos para CDMA2000 1X. Como todos los aparatos CDMA2000 1X son retroactivamente compatibles con la infraestructura cdmaOne heredada, también estará eliminada la necesidad de aparatos multimodo.

En Japón, las operadoras de PDC construirán redes UMTS totalmente separadas para los espectros recién atribuidos de 1900 y 2100 MHz. Los abonados tendrán acceso a esas redes por medio de aparatos UMTS de un sólo modo y una sólo banda.

Durante el próximo período de uno a cinco años - hasta mediados de 2006, por lo tanto - ninguna operadora deberá concluir la evolución para 3G, no importa cuál tecnología esté adoptando actualmente (GSM, cdmaOne, TDMA/IS-136 o PDC). Algunas de ellas hasta podrán implementar totalmente una infraestructura 3G, pero sin un subsidio macizo para los aparatos telefónicos, todas - todavía- tendrán abonados que continuarán utilizando las redes 2G. Algunas operadoras deberán avanzar substancialmente en la transición para la 3G, principalmente aquellas que ya hoy implementan la cdmaOne y optaron por la CDMA2000 1X. Para las que implementan TDMA, sin embargo, la vía de evolución es más compleja y menos clara.

Por todo ello, independientemente de que las operadoras de TDMA/IS-136 elijan GSM o cdmaOne como vía de migración, tendrán que superar desafíos que nunca antes habían sido enfrentados por la industria del sector. De esa forma, las dos vías deberán mostrarse más complejas, onerosas, difíciles y demoradas que muchas de aquéllas inicialmente imaginadas. Sin embargo, como sugerimos en nuestro análisis expuesto a seguir, por lo menos para algunas operadoras de TDMA la tecnología CDMA deberá tornarse una alternativa menos onerosa.

1.3 El Dilema de las Operadoras de TDMA

Los mayores niveles de complejidad, gastos, dificultad y tiempo tendrán su origen en el hecho de que la TDMA/IS-136 se está tornando una "tecnología huérfana". Como todas las tecnologías huérfanas, ella se caracteriza por dos limitaciones:

  1. Sólo satisface las necesidades de corto plazo del mercado.
  2. No ofrece una base para evolución futura.3

Entre las huérfanas puede haber también nuevas tecnologías con un ciclo de vida limitado. Un buen ejemplo de ello es la HSCSD (datos de alta velocidad conmutados por circuito), que apenas llegó a ser implementada antes de ser abandonada. Otras llegan a ser tecnologías maduras al final de su vida útil. La TDMA pertenece a esta categoría.

Por su propia naturaleza, las tecnologías huérfanas están siendo sustituidas por alternativas más funcionales y/o de menor costo. Por esa razón, las mismas sólo ofrecen ventajas de corta duración a las operadoras de redes y/o a los usuarios finales. Para los fabricantes, esto significa una disminución rápida de los volúmenes de producción y de los lucros. Así que identifican esa situación, los fabricantes congelan las inversiones en investigación y desarrollo, lo que acelera la condición de huérfanas de las tecnologías en cuestión. Con esto, van perdiendo más terreno con relación a las nuevas y más avanzadas tecnologías. A medida que van perdiendo terreno, pasan a ofrecer cada vez menos beneficios a las operadoras de redes y/o a los usuarios finales. Por fin, son abandonadas.

Entre otros ejemplos de tecnologías huérfanas podemos citar el telégrafo (sustituido por el teléfono), el télex (sustituido por el telefax - que, a su vez, está siendo sustituido por el correo electrónico) y la telefonía conmutada por circuitos (que está siendo sustituida por la telefonía por paquetes).

Las ventas de terminales en todo el mundo atestiguan la condición emergente de huérfana de la TDMA/IS-136. Durante el año de 2000, 63 por ciento de los terminales vendidos eran GSM, 13 por ciento eran cdmaOne y apenas 9 por ciento eran TDMA.4 El volumen relativamente bajo de ventas de la TDMA está tornando esa tecnología menos atrayente para los fabricantes. Su condición de huérfana fue sellada con el anuncio de AT&T Wireless, hecho en noviembre de 2000, de que estaba abandonando los planos de incorporar las tecnologías GPRS y EDGE a la TDMA. Al contrario de ello, declaró que va a superponer la tecnología GSM en su red TDMA ya existente.5 En teoría, esto permitirá que AT&T implemente las tecnologías GSM-GPRS, GSM-GPRS-EDGE y, desde que haya espectro disponible, GSM-GPRS-EDGE-UMTS como su vía de migración para la 3G.

El abordaje de AT&T tiene en cuenta la posibilidad de sacar provecho de los enormes esfuerzos de investigación y desarrollo que se están aplicando en la vía de transición para GSM (es decir, GSM-GPRS y GSMGPRS-EDGE) y de la esperada economía ofrecida en escala de producción por el GSM y posiblemente por el UMTS, con el transcurso del tiempo. De hecho, esa premisa de la economía de largo plazo proporcionada por investigación y desarrollo y escala de producción constituye la base lógica por detrás de la elección del GSM como vía de transición para la 3G.6 Ella define también el dilema central, aunque no mencionado, que cada operadora de TDMA está enfrentando. Por un lado, ¿debe la operadora elegir una vía para la 3G que involucre costos menores de corto y medio plazo, pero con costos inciertos de largo plazo? Por otro lado, ¿debe optar por una vía para la 3G que involucre costos de corto y medio plazo más elevados, pero con costos de largo plazo aparentemente más definidos y reducidos?

La aclaración de esas cuestiones de costo es uno de los objetivos de este documento. Más adelante, abordaremos también la economía de escala de producción. Veremos que, con la implementación de aparatos telefónicos bimodales TDMA-GSM, las operadoras de TDMA/IS-136 no podrán sacar provecho de la economía de escala normalmente asociada a la adopción del GSM como vía de migración para la 3G. Vamos a discutir, también, el compromiso existente entre proyecto/operación de una red económica (y potencialmente lucrativa) y el suministro de tasas elevadas de datos.

Al adoptar el GSM, AT&T destruyó toda esperanza de un desarrollo adicional para la TDMA/IS-136 y de una migración para la 3G basada en la misma. Esto significa que todas las operadoras de TDMA ahora deben elegir una nueva alternativa para tal migración. Aunque la mayoría de los observadores de la industria ya hayan asumido que la elección recaerá sobre el GSM, la tecnología cdmaOne también tiene chances.

La utilización del GSM como forma de llegar a 3G es realmente un concepto atrayente. No obstante, requiere la implementación, por las operadoras de TDMA/IS-136, de lo que - para todos los efectos - será una red 3G completamente separada, y que deberá mostrarse como una propuesta difícil y dispendiosa. Ella será especialmente difícil para las operadoras de TDMA que actúan en las frecuencias de 800 MHz, en contraste con la banda de 1900 MHz. De hecho, para las operadoras de 800 MHz la disponibilidad de una infraestructura para GSM todavía es una promesa, aunque las empresas Nokia, Ericsson, Motorola y Nortel, que hicieron tal promesa, sean proveedores fiables. Aún más importante, y también no mencionado, será el suministro en tiempo hábil de aparatos telefónicos GSM para 800 MHz, a costos razonables. En el momento de la redacción de este documento (junio de 2001), tanto la fecha de suministro como el costo de los mismos permanecían desconocidos.

1.4 Los Dos Pasos de la Evolución para la 3G

No importa que las operadoras de TDMA/IS-136 elijan GSM o cdmaOne como vía de migración para la 3G, pues tendrán que enfrentar las mismas dos barreras existentes en esa transición.

  1. El desafío y el costo de implementar una red GSM o CDMA separada, en paralelo con sus redes TDMA ya establecidas.
  2. El desafío y el costo de utilizar esa red separada para efectuar la transición para la 3G.

Siendo así, vimos que el GSM y la cdmaOne ofrecen alternativas de migración substancialmente diferentes. Vamos a explorar esas alternativas en los próximos capítulos, abordando principalmente las cuestiones de costo y de implementación en tiempo hábil.

 

* CDMA2000 es marca de Telecommunications Industry Association (TIA)
† cdmaOne es marca registrada del CDMA Development Group (CDG)
1. "The Road to IMT-2000", http://www/itu.int/imt/what_is/roadto/index.html. El patrón 3G especifica, más exactamente, 144 kbps en ambientes móviles, 384 kbps en ambientes de peatones y 2 Mbps en ambientes fijos.
2. Ian Allison, "Ericsson on the EDGE: Interview," Wapweek, 9 de abril de 2001.
3. The Shosteck Group, Third Generation Wireless (3G): The Continuing Saga, Wheaton, Maryland, febrero de 2001, págs. 263-264.
4. "Terminal Sales by Technology, World Market, 1992-2000," Shosteck E-STATS, The Shosteck Group, Wheaton Maryland, continuo.
5. "AT&T to Ditch TDMA for GSM-Based Data Migration," 3G Mobile, 29 de noviembre de 2000, págs. 1-2.
6. Comunicación personal por fuente industrial informada, Bellevue, Washington, 25 de mayo de 2001.