El Nobel de Economía, las subastas y las ondas milimétricas 5G

Qué tiene en común el Nobel de Economía de este año con las subastas y las ondas milimétricas de la tecnología 5G? Pues mucho, pero vayamos por partes.

Hace pocos días que Apple presentó su nuevo iPhone 12, una máquina impresionante con un chip A14 Bionic Neural Engine, con tecnología de cinco nanómetros (el primero de esa escala que llega al mercado), de seis núcleos de proceso de 64-bit, fabricado por TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Este es el responsable de que en el hardware de red neural del teléfono estén integrados 11.800 millones de transistores y tenga la increíble capacidad de cálculo de ¡11.000.000.000.000 (es decir, 11 billones) de FLOPS! (operaciones de cálculo de aritmética de coma flotante por segundo).

El mismo día, Apple presentó cuatro modelos de iPhone 12 que montan este mismo chip y que tienen algo en común: los cuatro soportan la tecnología de redes tanto sub-6GHz como la más rápida (pero mucho más corta) red mmWave5G de telefonía 5G.

Las ondas milimétricas 5G y el internet 'granular'

En España, las frecuencias de emisión de la televisión pública estatal se acaban de desplazar, según dicen los expertos, "para hacer sitio en el espectro de frecuencias a las de las redes 5G que son las de la próxima generación de telefonía móvil".

Para aumentar la capacidad actual vigente para la telefonía móvil de las redes 3G y 4G, las operadoras de telefonía móvil tendrán que ampliar su cobertura a una gama del espectro radioeléctrico mucho más amplia. Y si las redes 4G, que son una mezcla de frecuencias radioeléctricas de gama baja y media hasta los seis GHz (Gigahercios); las frecuencias 5G van a ocupar hasta unas frecuencias mucho más altas, del orden de hasta los 100 GHz o mayores.

Las bandas de frecuencias desde los 24GHz a los 100MHz son las que ofrecen mayores oportunidades para las redes de telefonía y de dispositivos móviles. Se llama 'ondas milimétricas' o 'mmWave' a las bandas de frecuencia situadas entre 24GHz y 300GHz, que están situadas entre las microondas y las frecuencias del infrarrojo, que hasta ahora eran usadas para la investigación científica o los sistemas militares.

¿Y por qué se ha pensado dar el salto en las frecuencias de esta manera? Pues por la demanda que se espera del incremento exponencial de dispositivos conectados. Empujan esta demanda, móviles como el iPhone 12, y sus competidores de nueva generación, capaces de soportar aplicaciones de realidad aumentada y virtual. Pero aún será mayor la demanda del internet de las cosas industrial a gran escala, que va a transformar parámetros esenciales en la logística y la movilidad conectada.

Para eso se va a necesitar las onda milimétricas. Sin embargo, las cosas no son de la misma manera para entornos de 'internet granular' o de muy alta densidad de conexiones que para lugares donde hay menor densidad de demanda y las distancias entre conexiones son mayores. Este tipo de despliegue y las frecuencias de alto rango son lo que va a caracterizar a las redes de 5G (por ello se les llama 'redes celulares'). La alta capacidad y velocidad ultrarrápida del espectro de las mmWave van a permitir muchas nuevas aplicaciones del 5G que están aún emergiendo. La mayoría de las redes comerciales de 5G ofrecerán al menos un Gigabit por segundo, pero es con el uso de las ondas milimétricas con la que se espera que se ofrezca hasta un máximo teórico de 10Gbps, es decir, 10 veces más de ancho de banda.

El incremento de consumo de datos digitales empuja hacia el despliegue de la G5. Por poner un ejemplo, según la consultora independiente Ovum, el hogar medio del Reino Unido consume actualmente 190 gigas al mes y esa cifra aumentará a 516GB en el 2023, gracias a la popularidad de las plataformas y servicios de transmisión de vídeo, las plataformas de cine y series online, los juegos online y otras aplicaciones. Según la citada consultora, cuando el 5G funcione libre de las restricciones que ahora tiene el 4G, podrá satisfacer eficazmente este incremento de demanda.

El internet de las cosas industrial con mmWave 5G

Se está empezando a vislumbrar que el 5G va a ser mucho más transformador en el ámbito empresarial e industrial. Cuando se complete una masa crítica de despliegue 5G a nivel mundial de esta tecnología, proporcionará una conectividad fiable y de alto rendimiento en cualquier parte del mundo. Los negocios y actividades empresariales y de comercio van a cambiar de dimensión ya que una parte sustancial de la digitalización y transformación digital de las empresas va a estar ligada a las 5G mmWave.

Una de las aplicaciones industriales más desarrolladas para 5G probablemente va a ser la trazabilidad digital en logística y movilidad de productos y mercancías. Hasta sectores en principio insospechados como minería, agricultura, y otras industrias como el turismo, se transformarán gracias al 5G mmWave que dará soporte mediante la digitalización de procesos para conseguir el aumento de la productividad y una mejor adaptación de las operaciones y coordinación de los trabajadores. También hay proyectos ya en curso para la instalación de redes 5G mmWave en el interior de grandes almacenes logísticos en los que el packaging de las mercancías y productos ya incluye etiquetas de radiofrecuencia detectables por las redes celulares de interiores de estas altas frecuencias.

Según un informe de Grand View Research, de California, el tamaño del mercado mundial de redes privadas 5G alcanzará inversiones de 920 millones de dólares ya en el presente año 2020, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 37,8% entre 2020 y 2027. Todas esas expectativas están alentando a la industria a construir infraestructuras de red privada 5G en el interior de sus plantas industriales y almacenes. Los controles de stock y la actividad logística de todo tipo van a cambiar por completo con la citada tecnología 5G.

Por otra parte, el cambio en la sociedad va a ser en paralelo al de las empresas. Esta tecnología va a impulsar también con aplicaciones para hacer inteligente en funcionamiento de la ciudad, su transporte público, señalética, mensajería electrónica, etc. Y va a tener gran impacto en la prestación de asistencia sanitaria y el acceso a los servicios esenciales.

La capacitación virtual ayudará a mejorar el adiestramiento del personal, y también será posible que los especialistas ayuden con el diagnóstico y el tratamiento a distancia, gracias a las conexiones rápidas, de alta capacidad con latencia ultrabaja. Esto significa que la ubicación ya no será un impedimento para la atención sanitaria y tratamientos médicos que tengan el hándicap de la distancia, por ejemplo.

También va a impactar en la educación. El aprendizaje a distancia se convertirá gracias las sesiones de enseñanza interactiva que hacen uso masivo de las tecnologías de teleconferencia, realidad virtual y realidad aumentada.  

El Nobel de Economía 2020, el valor del espectro y las subastas

El espectro de frecuencias radioeléctricas en un territorio o país concreto es un recurso finito. Dado que los gobiernos y reguladores de todo el mundo reconocen los posibles beneficios económicos y sociales de las redes 5G, ya se están realizando esfuerzos concertados para liberar la mayor cantidad de espectro posible.

El impacto económico en el cambio mundial de las comunicaciones 5G y sus frecuencias milimétricas se espera que sea enorme y acelerado y de una gran relevancia económica. La Asociación GSM (Global System for Mobile communications) ha calculado que 565.000 millones de dólares del PIB mundial y 152.000 millones de dólares de ingresos fiscales procederán de los servicios de mmWave 5G en los próximos 15 años.

El mecanismo para generar gran parte de esos ingresos fiscales y para el sector público vendrá también de las subastas públicas de los gobiernos de sus franjas de espectro radioeléctrico dentro de su geografía ya que, aunque las bandas de frecuencias han sido asignadas a nivel mundial por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), el proceso de emisión de licencias para estas bandas de frecuencias y 'ondas' se decide por los gobiernos y reguladores individuales. Cada país tiene su propia manera de asignar el espectro a las empresas que buscan operar en bandas concretas de frecuencia. Para ello, se realizan rondas de complejas subastas públicas y abiertas.

EEUU se adelantó ya el 5 de marzo de 2020 subastando las frecuencias de ondas milimétricas en las bandas de espectro concretas de 37GHz, 39GHz y 47GHz. La recaudación total de dichas subastas públicas en 2020 ha alcanzado los 7.558 millones de dólares, casi triplicando el total combinado recaudado en las dos subastas anteriores de mmWave, que generaron 2.000 millones de dólares, para el espectro de 24GHz, y 700 millones de dólares para el de 28GHz. Se adjudicaron a Verizon y AT&T la mayor parte, que pagaron 3.000 millones de dólares en total, para asegurarse miles de nuevas licencias mmWave.

Pocos meses después, el Premio Nobel de Economía 2020 ha sido otorgado a Paul R. Milgrom, profesor de humanidades y ciencias, y Robert B. Wilson, economista y profesor emérito de Administración, los dos de la Universidad de Stanford, "por mejorar la teoría de las subastas e inventar nuevos formatos de subasta".

¿Y qué tiene este premio que ver con el mmWave5G? Cuando pensamos en una institución de subastas acostumbramos a pensar en nombres como Christie's o Sothebys. Lo que llevaban estudiando estos dos académicos de Stanford son las 'subastas de bienes comunes o públicos', es decir, aquellos bienes que pueden considerar valiosos diferentes personas o pertenecen a toda la sociedad.

Fue uno de ellos, Robert Wilson, quien desarrolló la teoría para subastas de objetos con un valor común, un valor que es incierto de antemano pero que, al final, es el mismo para todos. Paul Milgrom, por su parte, formuló una teoría más general de las subastas que no sólo permite valores comunes, sino también valores privados que varían de un licitador a otro.La subasta no es una cosa nueva. Ya en la antigua Roma, los prestamistas la utilizaban para vender los bienes que habían confiscado a los prestatarios que no podían pagar sus deudas. La casa de subastas más antigua del mundo, Stockholms Auktionsverk, fue fundada en 1674, también con el propósito de vender los bienes apropiados. Pero en el complejo mundo de hoy, sus mecanismos han evolucionado y hoy son objeto de subasta desde las propiedades privadas hasta los bienes públicos que pertenecen a todos los ciudadanos. Hay ejemplos que van desde el valor futuro de la energía eléctrica hasta las radiofrecuencias para un espacio geográfico; desde el supuesto volumen de minerales en un área concreta hasta las franjas horarias de aterrizaje o despegue de aviones en los aeropuertos, o todo tipo de productos que se compran a través de internet, como en eBay.

Las subastas para bienes y servicios con valor futuro es un asunto complejo. Wilson mostró por qué los licitantes racionales tienden a colocar las ofertas por debajo de su mejor estimación del valor común; están preocupados por la maldición del ganador, es decir, por arriesgarse a pagar demasiado y perder. Los dos galardonados este año con el Nobel estudiaron y crearon nuevos formatos para subastar muchos objetos interrelacionados simultáneamente, en nombre de un vendedor motivado por un amplio beneficio social en lugar de un ingreso máximo. Fue en 1994, cuando las autoridades de los Estados Unidos utilizaron por primera vez uno de sus formatos de subasta para vender radiofrecuencias a los operadores de telecomunicaciones. Desde entonces, muchos otros países han seguido el ejemplo.

Así que, hoy en día, las subastas están en todas partes y afectan a nuestra vida cotidiana mucho más de lo que imaginamos. En subastas como las citadas se deciden los precios de la electricidad que pagamos, los derechos de emisión de la televisión privada, los activos financieros y variados productos básicos. Probablemente, las empresas que gestionan la recogida de basura de nuestras casas han ganado una licitación pública. Hay muchísimos ejemplos prácticos de ahora mismo: los precios flexibles de la electricidad, que se determinan diariamente en la subasta estatal de electricidad, que influye en el precio que pagamos por nuestro consumo eléctrico o en el de la calefacción de nuestras casas.

Casi todos los países ahora solicitan préstamos vendiendo bonos del gobierno en subastas. Hay, por ejemplo, ahora mismo una subasta de la Unión Europea de los derechos de emisión, cuyo propósito es mitigar el calentamiento global. Y finalmente la cobertura de nuestros teléfonos móviles depende de que las bandas de frecuencias que los operadores de telecomunicaciones hayan adquirido a través de subastas de espectro radioeléctrico.

La contribución más conocida de los dos galardonados citados es la subasta que diseñaron la primera vez que las autoridades estadounidenses vendieron el espectro de frecuencias de radio a los operadores de telecomunicaciones.  Pero lo más interesante es un mecanismo de subastas completamente nuevo que inventaron Milgrom y Wilson, con un colega llamado Preston McAfee, que se llama la Subasta Múltiple Simultánea de Ronda (SMRA). Esta subasta ofrece todos los 'objetos' (las distintas bandas de radiofrecuencia en diferentes áreas geográficas) de forma simultánea. Al comenzar con precios bajos y permitir ofertas repetidas, la subasta reduce los problemas causados por la incertidumbre y la maldición del ganador. La FCC (Comisión Federal de Comunicaciones) de EEUU utilizó por primera vez un SMRA en julio de 1994, cuando subastó 10 licencias en 47 rondas de licitación por un total de 617 millones de dólares, bienes públicos que anteriormente el gobierno americano asignaba casi de forma gratuita.

La primera subasta de espectro de frecuencias radioeléctricas utilizando un SMRA fue considerada como un gran éxito. Muchos países (incluyendo Finlandia, India, Canadá, Noruega, Polonia, España, el Reino Unido, Suecia y Alemania) adoptaron el mismo formato para sus subastas de espectro radioeléctrico. Sólo las subastas de la FCC, utilizando este formato, han aportado más de 120.000 millones de dólares en 20 años (1994-2014) y, a nivel mundial, este mecanismo ha generado más de 200.000 millones de dólares de ventas de espectro.

El formato SMRA también ha sido utilizado en otros contextos, como la venta de electricidad y gas natural. Como afirma la Academia Sueca en la argumentación del Nobel de este año, la innovadora investigación de los laureados sobre las subastas ha sido, por lo tanto, de gran beneficio, tanto para compradores, como vendedores y la sociedad en su conjunto.

Así que es muy probable que el rendimiento económico del uso de las altas frecuencias de la tecnología 5GmmWave redunde en beneficio de los estados y podrá ser, si es bien administrado, una poderosa base económica del estado del bienestar, sus sistemas públicos de educación, sanidad o pensiones públicas. Esta es la forma en que, combinados el uso general del espectro radioeléctrico; las ondas milimétricas de la tecnología 5G y mecanismos de subastas de tipo SMRA componen una sofisticada solución que puede acabar convirtiéndose en un beneficio social de primera magnitud para todos los ciudadanos a los que el espectro pertenece como bien común.