Los sistemas inalámbricos de quinta generación , abreviados 5G , son redes mejoradas que se implementan para fines de 2018 y se extienden masivamente para 2020.
Los sistemas inalámbricos de 5G o 5ta generación manejan 5 tecnologías.
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- Ondas milimétricas
- Celda pequeña
- Masivo mimo
- Beamforming
- Duplex completo
Los usuarios móviles de hoy quieren velocidades de datos más rápidas y un servicio más confiable. La próxima generación de redes inalámbricas 5G promete ofrecer eso y mucho más.
Con 5G, los usuarios deberían poder descargar una película de alta definición en menos de un segundo (una tarea que podría tomar 10 minutos en 4G LTE). Y los ingenieros inalámbricos dicen que estas redes impulsarán el desarrollo de otras nuevas tecnologías, como los vehículos autónomos (autos autónomos), la realidad virtual e Internet de las cosas.
Si todo va bien, las compañías de telecomunicaciones esperan lanzar las primeras redes comerciales 5G a principios de 2019.
5G no solo tendrá una velocidad de datos muy rápida, sino que la latencia (retraso) también se reducirá a menos de un milisegundo (en comparación con aproximadamente 70 ms en las redes 4G actuales).
La velocidad máxima de descarga en 5G estará cerca de unos 20 gigabits por segundo (velocidad teórica) en comparación con 1 Gbps en 4G.
5G trata con 5 tecnologías.
Ondas milimétricas
Las redes inalámbricas de hoy en día se han encontrado con un problema: más personas y dispositivos consumen más datos que nunca antes, pero sigue apretado en las mismas bandas del espectro de radiofrecuencia que los proveedores móviles siempre han usado. Eso significa menos ancho de banda para todos, lo que provoca un servicio más lento y más conexiones caídas.
Una forma de evitar ese problema es simplemente transmitir señales en una franja completamente nueva del espectro, una que nunca antes se había utilizado para el servicio móvil. Es por eso que los proveedores están experimentando con la transmisión en ondas milimétricas, que utilizan frecuencias más altas que las ondas de radio que se han utilizado durante mucho tiempo para teléfonos móviles.
Las ondas milimétricas se transmiten a frecuencias entre 30 y 300 gigahercios en comparación con las bandas por debajo de 6 GHz que se usaron para dispositivos móviles en el pasado. Se llaman ondas milimétricas porque varían en longitud de 1 a 10 mm en comparación con las ondas de radio que sirven a los teléfonos inteligentes actuales, que miden decenas de centímetros de longitud.
Hasta ahora, solo los operadores de satélites y sistemas de radar usaban ondas milimétricas para aplicaciones del mundo real. Ahora, algunos proveedores de celulares han comenzado a usarlos para enviar datos entre puntos estacionarios, como dos estaciones base. Pero usar ondas milimétricas para conectar usuarios móviles con una estación base cercana es un enfoque completamente nuevo.
Sin embargo, hay un gran inconveniente para las ondas milimétricas: no pueden viajar fácilmente a través de edificios u obstáculos y pueden ser absorbidas por el follaje y la lluvia. Es por eso que las redes 5G probablemente aumentarán las torres celulares tradicionales con otra nueva tecnología, llamada células pequeñas.
Celdas pequeñas
Las celdas pequeñas son estaciones base en miniatura portátiles que requieren una potencia mínima para funcionar y se pueden colocar cada 250 metros más o menos en todas las ciudades. Para evitar que se caigan las señales, los operadores podrían instalar miles de estas estaciones en una ciudad para formar una red densa que actúa como un equipo de retransmisión, recibiendo señales de otras estaciones base y enviando datos a los usuarios en cualquier ubicación.
Si bien las redes celulares tradicionales también se han basado en un número creciente de estaciones base, lograr un rendimiento 5G requerirá una infraestructura aún mayor. Afortunadamente, las antenas en celdas pequeñas pueden ser mucho más pequeñas que las antenas tradicionales si transmiten pequeñas ondas milimétricas. Esta diferencia de tamaño hace que sea aún más fácil pegar celdas en postes de luz y encima de edificios.
Además de transmitir sobre ondas milimétricas, las estaciones base 5G también tendrán muchas más antenas que las estaciones base de las redes celulares de hoy en día, para aprovechar otra tecnología nueva: MIMO masivo.
Masivo mimo
Las estaciones base 4G actuales tienen una docena de puertos para antenas que manejan todo el tráfico celular: ocho para transmisores y cuatro para receptores. Pero las estaciones base 5G pueden soportar alrededor de cien puertos, lo que significa que muchas más antenas pueden caber en una sola matriz. Esa capacidad significa que una estación base podría enviar y recibir señales de muchos más usuarios a la vez, aumentando la capacidad de las redes móviles en un factor de 22 o más.
Esta tecnología se llama Massive MIMO. Todo comienza con MIMO, que significa entrada múltiple y salida múltiple. MIMO describe sistemas inalámbricos que usan dos o más transmisores y receptores para enviar y recibir más datos a la vez. Massive MIMO lleva este concepto a un nuevo nivel al presentar docenas de antenas en una sola matriz.
Massive MIMO parece muy prometedor para el futuro de 5G. Sin embargo, la instalación de muchas más antenas para manejar el tráfico celular también causa más interferencia si esas señales se cruzan. Es por eso que las estaciones 5G deben incorporar la formación de haces.
Beamforming
Beamforming es un sistema de señalización de tráfico para estaciones base celulares que identifica la ruta de entrega de datos más eficiente para un usuario en particular y reduce la interferencia para usuarios cercanos en el proceso. Dependiendo de la situación y la tecnología, hay varias formas para que las redes 5G lo implementen.
Beamforming puede ayudar a los arreglos MIMO masivos a hacer un uso más eficiente del espectro que los rodea. El principal desafío para MIMO masivo es reducir la interferencia mientras se transmite más información de muchas antenas más a la vez.
Para las ondas milimétricas, la formación de haces se usa principalmente para abordar un conjunto diferente de problemas: las señales celulares se bloquean fácilmente por los objetos y tienden a debilitarse a largas distancias. En este caso, la formación de haces puede ayudar al enfocar una señal en un haz concentrado que apunte solo en la dirección de un usuario, en lugar de transmitir en muchas direcciones a la vez. Este enfoque puede fortalecer las posibilidades de que la señal llegue intacta y reducir la interferencia para todos los demás.
Además de aumentar las velocidades de datos mediante la transmisión a través de ondas milimétricas y aumentar la eficiencia del espectro con MIMO masivo, los ingenieros inalámbricos también están tratando de lograr el alto rendimiento y la baja latencia requeridos para 5G a través de una tecnología llamada full duplex, que modifica la forma en que las antenas entregan y reciben datos .
Duplex completo
Las estaciones base y los teléfonos celulares actuales dependen de transceptores que deben turnarse si transmiten y reciben información a través de la misma frecuencia, u operan en frecuencias diferentes si un usuario desea transmitir y recibir información al mismo tiempo.
Con 5G, un transceptor podrá transmitir y recibir datos al mismo tiempo, en la misma frecuencia. Esta tecnología se conoce como Full Duplex y podría duplicar la capacidad de las redes inalámbricas en su capa física más fundamental.
Esto es especialmente difícil debido a la tendencia de las ondas de radio a viajar hacia adelante y hacia atrás en la misma frecuencia, un principio conocido como reciprocidad. Pero recientemente, los expertos han ensamblado transistores de silicio que actúan como interruptores de alta velocidad para detener el retroceso de estas ondas, lo que les permite transmitir y recibir señales en la misma frecuencia a la vez.
Una desventaja de full duplex es que también crea más interferencia de señal, a través de un molesto eco. Cuando un transmisor emite una señal, esa señal está mucho más cerca de la antena del dispositivo y, por lo tanto, es más potente que cualquier señal que reciba. Esperar que una antena hable y escuche al mismo tiempo solo es posible con la tecnología especial de cancelación de eco.
5G en el mundo real
Si las pruebas preliminares son una indicación, 5G será rápido. Realmente rápido. El último borrador de la especificación de la UIT exige un mínimo de 20 Gbps de enlace descendente y 10 Gbps de enlace ascendente por estación base móvil.
En muchos sentidos, se parecerá más a Wi-Fi que a una tecnología celular.
Pero 5G no proporcionará tanta cobertura como 4G LTE, o incluso 3G. En muchos sentidos, se parecerá más a Wi-Fi que a una tecnología celular. En lugar de transmitir conectividad desde torres de celdas altas, los transmisores 5G se colocarán más cerca del suelo. Esto requiere una gran cantidad de hardware de cobertura de tierra para garantizar que realmente tenga una señal confiable.
Debido a que las altas frecuencias de 5G tienen longitudes de onda correspondientemente bajas, tienen dificultades para penetrar objetos sólidos como paredes, ventanas e incluso árboles. El resultado a corto plazo puede ser “bolsillos” de 5G desplegados en áreas con mucho tráfico, piense en parques públicos, cafeterías y aeropuertos.
Los operadores en 2018 MWC dijeron que todos dijeron que ven el servicio 4G LTE como una parte importante de la cobertura general de la red porque el verdadero 5G no es necesario en muchos casos de uso.
Aplicaciones 5G
La velocidad de 5G y la latencia reducida tienen el potencial de transformar industrias enteras.
Autos autónomos
Los automóviles conectados son un motor de crecimiento clave. Los futuristas predicen que los vehículos autónomos del futuro intercambiarán información de gestión de la nube, datos de sensores y contenido multimedia entre sí a través de redes de baja latencia. Según ABI Research, 67 millones de suscripciones de vehículos 5G automotrices estarán activas, tres millones de las cuales serán conexiones de baja latencia implementadas principalmente en automóviles autónomos.
IoT
Según Asha Keddy, gerente general de estándares móviles para tecnología avanzada en Intel, 5G será la primera red diseñada con Internet de las Cosas (IoT) en mente.
“Con 5G, veremos que las capacidades informáticas se fusionan con las comunicaciones en todas partes, por lo que billones de cosas como dispositivos portátiles no tienen que preocuparse por la potencia informática porque la red puede hacer cualquier procesamiento necesario”.
Eventualmente, todo, desde dispositivos portátiles hasta cosas conectadas a Internet, como lavadoras, medidores inteligentes, cámaras de tráfico e incluso árboles con pequeños sensores podrían conectarse.
“Incluso la carga inalámbrica se integrará para ayudar a mantener los dispositivos en funcionamiento”.
Realidad virtual y realidad aumentada
5G podría generar avances en realidad virtual y transmisión de video. Sprint demostró recientemente la transmisión de realidad virtual inalámbrica en el torneo de fútbol de la Copa América, y Huawei mostró una demostración de video de 360 grados transmitido en vivo desde una red 5G.
Aplicaciones en la nube
El almacenamiento remoto y las aplicaciones web se beneficiarán de 5G. “La nube se convierte en una extensión infinita del almacenamiento de su teléfono”, dijo El-Kadi. “Nunca tiene que preocuparse por quedarse sin espacio para fotos”.
Además del almacenamiento adicional del teléfono, puede ver una diferencia significativa en el diseño general del hardware móvil. Con 5G, muchas de las tareas informáticas completadas en su dispositivo se pueden mover a la red. Dado que los dispositivos no requerirán las mismas capacidades informáticas, podemos ver los llamados “teléfonos ficticios” con un hardware mínimo que utiliza la red para completar las tareas. La transferencia de energía del dispositivo a la red también significa que su teléfono celular puede tener una mayor longevidad, ya que no necesariamente requerirá mejoras de hardware incrementales para mantener el ritmo.
Si bien la mayoría de los operadores inicialmente prometían un despliegue generalizado de 5G en 2020, se han vuelto un poco más reservados durante el último año. Esto es lo que aprendimos de cada operador en el Mobile World Congress 2018
Verizon
No es ningún secreto que Verizon quiere ser el primero en implementar 5G fijo y móvil. La compañía ha estado trabajando durante años para actualizar su arquitectura para admitir el servicio 5G, y deberíamos comenzar a ver los resultados de ese trabajo en el futuro cercano.
AT&T
AT&T prometió construir un verdadero Internet 5G móvil basado en estándares en 2018. El sistema 5G tampoco será independiente: LTE servirá como la columna vertebral del sistema, con 5G que se activa cuando estás cerca de uno de los transmisores del transportista. Dado que AT&T 5G se está implementando en mm Wave, es probable que vea pequeños bolsillos de servicio 5G cerca de los transmisores terrestres en lugar de estar ampliamente disponibles como es el 4G LTE.
T-Mobile
En el Mobile World Congress, el director de tecnología de T-Mobile, Neville Ray, anunció que el servicio 5G se desplegaría en 30 ciudades importantes, incluidas Nueva York, Dallas, Los Ángeles y Las Vegas en 2018. Al igual que AT&T, la red T-Mobile 5G se complementará fuera de su espectro LTE robusto, que se activa cuando estás dentro del alcance de un transmisor. Siendo realistas, debería ver un servicio limitado de 5G en estos mercados a partir de 2019 cuando se introduzcan los teléfonos inteligentes con capacidad para 5G.
Sprint
En febrero de 2018, Sprint, el único operador que no viaja al Mobile World Congress, anunció que lanzaría 5G. Dado que la compañía está utilizando antenas Massive MIMO para entregar 5G, es prometedor que los clientes en estos mercados comiencen a ver aumentos masivos de velocidad en abril de 2018, incluso mientras usan dispositivos 4G.
Al igual que los otros operadores, Sprint usará LTE como la red troncal de la red con 5G recogiéndose en áreas con cobertura. Si bien Sprint espera lanzar su servicio a estos seis mercados en 2019 a medida que los dispositivos con capacidad 5G lleguen al mercado, la compañía promete un lanzamiento nacional en 2019.
El mayor operador de telecomunicaciones de la India realizó las primeras pruebas 5G de la India con el fabricante chino de equipos Huawei en Delhi NCR, la configuración de la compañía pudo alcanzar una velocidad máxima de 3Gbps.
Vodafone y Huawei también han afirmado haber completado la primera llamada en una red 5G en el mundo. Esta llamada se envió a través de una red dual 4G a 5G con velocidades de hasta 8 veces la de una conexión 4G.
Fuente y créditos de imagen: Noticias de tecnología, ingeniería y ciencia,
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