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5G, el futuro empieza AHORA

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5G, el futuro empieza AHORA

Artículo técnico sobre el futuro del 5G, exclusivo para nuestro periódico comunicacionesinalambricashoy.com, escrito por Anja Schaal, Senior Marketing Manager Wireless, en Rutronik Elektronische Bauelemente

2020 será el año en el que 5G, la quinta generación móvil, se lance comercialmente en todo el mundo. Aunque queda poco tiempo, muchas compañías se preguntan si es mejor esperar con las aplicaciones correspondientes o trabajar con las soluciones existentes.

Con la intención de valorar si fuese mejor implementar los desarrollos ahora o tras el lanzamiento de 5G, es necesario realizar un análisis detallado de los objetivos a lograr con el nuevo estándar. Fundamentalmente, se aplican tres aspectos importantes:

  • eMBB enhanced mobile broadband (banda ancha móvil mejorada). Las ratios de transferencia de datos de hasta 20 Gbps respaldan el estilo de vida digital de los consumidores finales. Además, la eMBB es un requisito previo para aquellas aplicaciones que necesitan un elevado ancho de banda como, por ejemplo, vídeos de alta definición y realidad virtual y aumentada.
  • mMTCmassive machine type communications (comunicaciones masivas tipo máquina) abordan el reto de una cobertura de red estable y extensa en zonas urbanas con una altísima densidad de conexión de dispositivos MTC, que se caracterizan por una vida útil de la batería de más de 15 años y bajos costes de hardware. Ambos aspectos también son necesarios en ciudades inteligentes y aplicaciones de agricultura inteligente. El principal objetivo de 5G es ofrecer soporte a un millón de conexiones de este tipo por kilómetro cuadrado.
  • uRLLC ultra-reliable and low latency communications (comunicaciones ultrafiables y de baja latencia). Los tiempos de latencia de menos de 1 ms son un requisito previo en aplicaciones críticas de alta fiabilidad, como conducción autónoma, comunicación entre coches (car-to-car y car-to-everything) o mantenimiento predictivo basado en cloud computing.

Network slicing – segmentación de la red

Otra innovación fundamental que aportará 5G es la network slicing (segmentación de la red). Esto permite cubrir las tres áreas (eMBB, mMTC y uRLLC) y sus diversos requisitos para coexistir en las mismas redes físicas sin problemas. Network slicing es un tipo de arquitectura de red virtual que usa los mismos principios que las redes definidas por software (software defined networking – SDN) y virtualización de las funciones de red (network functions virtualization – NFV). SDN y NFV son dos tecnologías que ya se pueden implementar bajo LTE a la hora de incrementar la flexibilidad y la escalabilidad en la red. El hardware y el software se “separan”, posibilitando así la programación de más infraestructuras de red.

5G, el futuro empieza AHORA
Coexistencia pacífica: la network slicing distribuye las aplicaciones a varias redes virtuales para garantizar que eMBB, mMTC y uRLLC se pueden usar simultáneamente.

Esto supone que diferentes dispositivos finales pueden ingresar en una red a través de una red de acceso por radio (radio access network – RAN), que después se puede dividir en varias redes virtuales en función de la aplicación actual. Permanecen en estas redes hasta el proveedor de red o el centro de datos donde se alojan los contenidos y las aplicaciones. (Imagen 1) A pesar de que SDN y NFV ya se pueden implementar en redes LTE, sólo la network slicing bajo 5G permite realmente que todos los servicios se ejecuten a través de la misma red física – desde llamadas de emergencia, que dependen de una red 24/7 robusta y crítica, al usuario privado que lee las últimas noticias online en una cafetería.

Muchas cosas ya son posibles

Bajo 4G o con LTE, LTE-Advanced y LTE-Advanced-Pro, ya se han creado las tecnologías básicas que se pueden incorporar parcial o totalmente a 5G. Forman la base para la introducción de una nueva generación de radio móvil y soportan determinados objetivos de 5G completamente o, al menos, en gran medida.

En relación a eMBB, varios componentes carrier ya se pueden combinar bajo 4G a través de agregación de portadoras (CA) y, por lo tanto, crear una línea de datos más amplia. El método de antena múltiple massive-multiple input multiple output (M-MIMO) permite más flujos de datos simultáneos, en tanto que el acceso asistido por licencia (license assisted access – LAA) respalda el uso del espectro de frecuencia no licenciado por encima de 5 GHz.

3GPP release 13/14 con LTE-M (también conocido como comunicaciones tipo máquina mejoradas – eMTC / enhanced machine type communications) y NB-IoT ya ha consolidado la base para la implementación de mMTC. Ambas tecnologías en el rango de LTE Categoría 0 proporcionan características adicionales, como modo de ahorro de energía (power saving mode – PSM) o recepción discontinua ampliada (extended discontinuous reception – eDRX). Estas funciones pueden “despertar” los dispositivos periódicamente con la intención de enviar cantidades de datos muy pequeñas e, inmediatamente después, volver al modo sleep. Esto hace posible que los dispositivos “duerman” la mayoría del tiempo y, en consecuencia, ayuda a extender la vida de la batería significativamente. La máxima pérdida de acoplamiento – (maximum coupling loss – MCL) ya garantiza una mayor cobertura, como también es el objetivo con mMTC.

El 3GPP release 12 también contiene los requisitos para reducir los periodos de latencia – un objetivo en el borrador de uRLLC. No obstante, sólo se puede esperar la llegada de mejoras considerables con la introducción de 5G.

LTE Cat. 18, LTE-M y NB-IoT como un primer paso hacia 5G

Una de las primeras tarjetas LTE-Advanced Cat. 18 en formato Mini PCI Express: la LM960 de Telit. (Fuente: Telit)
Una de las primeras tarjetas LTE-Advanced Cat. 18 en formato Mini PCI Express: la LM960 de Telit. (Fuente: Telit)

Esto significa que: las compañías ya pueden empezar su desarrollo de soluciones IoT.

Por ejemplo, la tarjeta Mini PCIe LM960 de Telit está disponible para implementar eMBB, a saber, mayores ratios de transferencia de datos (Image 2). La solución LTE-Advanced Categoría 18 posibilita velocidades de enlace descendente (downlink) de hasta 1.2 Gbps con el modo 4×4 MIMO.

Gracias a CA, puede soportar hasta cinco componentes carrier, mientras que LAA asegura una mejor penetración en los edificios.

La familia ME910C1 combina LTE-M y NB-IoT. (Fuente: Telit)
La familia ME910C1 combina LTE-M y NB-IoT. (Fuente: Telit)

Telit ofrece la familia ME910C1 LTE-Cat.-M1/NB1 para aplicaciones mMTC (Imagen 3). Combina LTE-M y NB-IoT y proporciona elevada eficiencia energética gracias a características como PSM y eDRX. MCL incrementa el nivel de cobertura.

Conclusión ¿4G ahora o 5G más tarde?

Con 5G, es posible contar con muchas tecnologías y mejoras que resultan esenciales para proyectos en el sector uRLLC, como los coches conectados o la conducción autónoma. Para las aplicaciones eMBB y mMTC, se recomienda, sin embargo, comenzar con el desarrollo de manera inmediata. Ya están disponibles las soluciones adecuadas de varios fabricantes. Al establecer sus preferencias, los desarrolladores reciben el soporte competente de los especialistas en tecnologías inalámbricas de Rutronik.

Esto implica que las compañías no pierden nada de la inversión hasta el comienzo de 5G en 2020, pudiendo llevar a cabo sus aplicaciones con capacidad IoT hoy y beneficiarse de las ventajas de 5G mañana.

En la recta final para 5G:

  • Diciembre de 2017: Primera parte de la especificación – 5G NSA (non-standalone) – completada. Se puede usar para extender la tecnología móvil 5G sobre la base de redes 4G core.
  • Junio de 2018: Disponibilidad de la segunda parte de la especificación 5G NR (nueva radio – new radio) – 5G SA (standalone release 15). Su core se compone de una nueva arquitectura de red de extremo a extremo que posibilita unas latencias particularmente cortas de menos de 1ms. 5G SA se anclará en su propio core 5G.
  • Hoy: Juntas, ambas partes crean oportunidades para nuevos desarrollos y modelos de negocio que establecen una nueva era de interconexión completa.

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