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Para otros usos, consulte 5G (desambiguación) .

5G
Logotipo de 3GPP 5G.png
Logotipo 5G de 3GPP
Desarrollado por3GPP
IntroducidoJulio de 2016 [1] ( Julio de 2016 )
IndustriaTelecomunicaciones
Parte de una serie sobre el
Generaciones de teléfonos móviles
Telecomunicaciones móviles
Cosa análoga
Digital

En telecomunicaciones , 5G es el estándar tecnológico de quinta generación para redes celulares de banda ancha , que las empresas de telefonía celular comenzaron a implementar en todo el mundo en 2019, y es el sucesor planificado de las redes 4G que brindan conectividad a la mayoría de los teléfonos celulares actuales . [2] Se prevé que las redes 5G tengan más de 1.700 millones de suscriptores en todo el mundo para 2025, según la Asociación GSM . [3] Al igual que sus predecesoras, las redes 5G son redes celulares , en las que el área de servicio se divide en pequeñas áreas geográficas llamadas células.. Todos los dispositivos inalámbricos 5G en una celda están conectados a Internet y a la red telefónica mediante ondas de radio a través de una antena local en la celda. La principal ventaja de las nuevas redes es que tendrán mayor ancho de banda , dando mayores velocidades de descarga , [2] eventualmente hasta 10  gigabits por segundo (Gbit / s). [4] Debido al aumento del ancho de banda, se espera que las redes se utilicen cada vez más como proveedores generales de servicios de Internet para computadoras portátiles y de escritorio, compitiendo con los ISP existentes, como Internet por cable., y también hará posibles nuevas aplicaciones en Internet de las cosas (IoT) y áreas de máquina a máquina . Los teléfonos móviles 4G no pueden utilizar las nuevas redes, que requieren dispositivos inalámbricos habilitados para 5G.

El aumento de la velocidad se logra en parte mediante el uso de ondas de radio de alta frecuencia adicionales además de las frecuencias de banda baja y media utilizadas en las redes celulares anteriores. [2] Sin embargo, las ondas de radio de alta frecuencia tienen un rango físico útil más corto, lo que requiere celdas geográficas más pequeñas. Para un servicio amplio, las redes 5G operan en hasta tres bandas de frecuencia: baja, media y alta. [5] [2] Una red 5G estará compuesta por redes que constarán de hasta tres tipos diferentes de celdas, cada una de las cuales requerirá diseños de antena específicos y proporcionará una compensación diferente entre la velocidad de descarga y la distancia y el área de servicio. Los teléfonos móviles 5G y los dispositivos inalámbricos se conectan a la red a través de la antena de mayor velocidad dentro del alcance en su ubicación:

El 5G de banda baja utiliza un rango de frecuencia similar al de los teléfonos móviles 4G, 600–850  MHz , lo que proporciona velocidades de descarga un poco más altas que 4G: 30–250  megabits por segundo (Mbit / s). [5] Las torres celulares de banda baja tienen un área de alcance y cobertura similar a las torres 4G. 5G de banda media utiliza microondas de 2,5 a 3,7  GHz, lo que permite velocidades de 100 a 900 Mbit / s, y cada torre de telefonía celular brinda servicio hasta varios kilómetros de radio. Este nivel de servicio es el más ampliamente implementado y se implementó en muchas áreas metropolitanas en 2020. Algunas regiones no están implementando la banda baja, lo que lo convierte en el nivel de servicio mínimo. El 5G de banda alta utiliza frecuencias de 25 a 39 GHz, cerca de la parte inferior de la banda de ondas milimétricas, aunque es posible que se utilicen frecuencias más altas en el futuro. A menudo alcanza velocidades de descarga en el  rango de gigabit por segundo (Gbit / s), comparable a Internet por cable. Sin embargo, las ondas milimétricas (mmWave o mmW) tienen un rango más limitado y requieren muchas celdas pequeñas. [6] Pueden verse obstaculizados o bloqueados por materiales en paredes o ventanas. [7] Debido a su mayor costo, los planes son implementar estas celdas solo en entornos urbanos densos y áreas donde se congregan multitudes de personas, como estadios deportivos y centros de convenciones. Las velocidades anteriores son las logradas en las pruebas reales en 2020, y se espera que las velocidades aumenten durante el lanzamiento. [5]

El consorcio de la industria que establece los estándares para 5G es el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP). [2] Define cualquier sistema que utilice software 5G NR (5G New Radio) como "5G", una definición que se generalizó a finales de 2018. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) establece los estándares mínimos . Anteriormente, algunos reservaban el término 5G para los sistemas que ofrecen velocidades de descarga de 20 Gbit / s como se especifica en el documento IMT-2020 de la UIT .

Descripción general

Las redes 5G son redes celulares digitales , para las cuales el área de servicio se divide en pequeñas celdas geográficas . Los dispositivos inalámbricos 5G en una celda se comunican por ondas de radio con una matriz de antenas locales y un transceptor automático de baja potencia ( transmisor y receptor ) en la celda, en los canales de frecuencia asignados por el transceptor de un conjunto de frecuencias que se reutilizan en otras celdas. Las antenas locales están conectadas a la electrónica de transmisión conectada a los centros de conmutación en la red telefónica y enrutadores para el acceso a Internet mediante fibra óptica de gran ancho de banda o inalámbrica.conexiones de backhaul . Al igual que en otras redes celulares, un dispositivo móvil que se mueve de una celda a otra se transfiere automáticamente sin problemas a la celda actual. 5G puede admitir hasta un millón de dispositivos por kilómetro cuadrado, mientras que 4G admite solo una décima parte de esa capacidad. [8] [9] Los nuevos dispositivos inalámbricos 5G también tienen capacidad 4G LTE, ya que las nuevas redes usan 4G para establecer inicialmente la conexión con el celular, así como en lugares donde el acceso 5G no está disponible. [10]

Varios operadores de red utilizan ondas milimétricas para obtener capacidad adicional y un mayor rendimiento. [11] Las ondas milimétricas tienen un rango más corto que las microondas , por lo tanto, las células están limitadas a un tamaño más pequeño. Las ondas milimétricas también tienen más problemas para atravesar las paredes de los edificios. [12] Las antenas de ondas milimétricas son más pequeñas que las antenas grandes utilizadas en las redes celulares anteriores. Algunos miden solo unos centímetros de largo.

Massive MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) se implementó en 4G ya en 2016 y generalmente usaba de 32 a 128 antenas pequeñas en cada celda. En las frecuencias y la configuración adecuadas, puede aumentar el rendimiento de 4 a 10 veces. [13] Se transmiten simultáneamente varios flujos de bits de datos. En una técnica llamada formación de haces , la computadora de la estación base calculará continuamente la mejor ruta para que las ondas de radio lleguen a cada dispositivo inalámbrico y organizará múltiples antenas para que funcionen juntas como arreglos en fase para crear haces de ondas milimétricas que lleguen al dispositivo. [12] [4]

Áreas de aplicación

El UIT-R ha definido tres áreas de aplicación principales para las capacidades mejoradas de 5G. Son la banda ancha móvil mejorada (eMBB), las comunicaciones de baja latencia ultra confiables (URLLC) y las comunicaciones de tipo de máquina masiva (mMTC). [14] Solo eMBB se implementará en 2020; URLLC y mMTC están a varios años de distancia en la mayoría de las ubicaciones. [15]

La banda ancha móvil mejorada (eMBB) utiliza 5G como una progresión de los servicios de banda ancha móvil 4G LTE , con conexiones más rápidas, mayor rendimiento y más capacidad. Esto beneficiará a áreas de mayor tráfico como estadios, ciudades y salas de conciertos. [dieciséis]

Las comunicaciones de baja latencia ultraconfiables (URLLC) se refieren al uso de la red para aplicaciones de misión crítica que requieren un intercambio de datos sólido e ininterrumpido.

Las comunicaciones masivas de tipo máquina (mMTC) se utilizarían para conectarse a una gran cantidad de dispositivos . La tecnología 5G conectará algunos de los 50 mil millones de dispositivos IoT conectados. [17] La mayoría utilizará Wi-Fi menos costoso. Los drones, que transmiten a través de 4G o 5G, ayudarán en los esfuerzos de recuperación de desastres, proporcionando datos en tiempo real para los servicios de emergencia. [17] La mayoría de los automóviles tendrán una conexión celular 4G o 5G para muchos servicios. Los autos autónomos no requieren 5G, ya que deben poder operar donde no tienen una conexión de red. [18] Sin embargo, la mayoría de los vehículos autónomos también cuentan con teleoperaciones para el cumplimiento de la misión, y estos se benefician enormemente de la tecnología 5G. [19] [20] Si bien las cirugías remotas se han realizado sobre 5G, la mayoría de las cirugías remotas se realizarán en instalaciones con una conexión de fibra, generalmente más rápida y confiable que cualquier conexión inalámbrica.

Actuación

Velocidad

Las velocidades de 5G oscilarán entre ~ 50 Mbit / sa más de un gigabit / s. [21] El 5G más rápido se conoce como mmWave. Al 3 de julio de 2019, mmWave tenía una velocidad máxima de 1.8 Gbit / s [22] en la red 5G de AT&T.

Sub-6 GHz 5G (banda media 5G), con mucho el más común, generalmente entregará entre 100 y 400 Mbit / s, pero tendrá un alcance mucho mayor que mmWave, especialmente en exteriores. [22]

El espectro de banda baja ofrece el mayor alcance y, por lo tanto, un área de cobertura mayor para un sitio determinado, pero es más lento que los demás.

La velocidad de 5G NR (New Radio) en bandas de menos de 6 GHz puede ser ligeramente más alta que la de 4G con una cantidad similar de espectro y antenas, [23] [24] aunque algunas redes 3GPP 5G serán más lentas que algunas redes 4G avanzadas , como como la red LTE / LAA de T-Mobile , que alcanza más de 500 Mbit / s en Manhattan [25] y Chicago. [26] La especificación 5G también permite LAA (acceso asistido por licencia) , pero aún no se ha demostrado LAA en 5G. Agregar LAA a una configuración 4G existente puede agregar cientos de megabits por segundo a la velocidad, pero esta es una extensión de 4G, no una parte nueva del estándar 5G. [25]

La similitud en términos de rendimiento entre 4G y 5G en las bandas existentes se debe a que 4G ya se acerca al límite de Shannon en las velocidades de comunicación de datos. Las velocidades de 5G en el espectro de ondas milimétricas menos común , con su ancho de banda mucho más abundante y rango más corto, y por lo tanto una mayor reutilización de frecuencias, pueden ser sustancialmente más altas. [27]

Latencia

En 5G, la "latencia del aire" [28] en el envío de equipos en 2019 es de 8 a 12 milisegundos. [29] La latencia del servidor debe agregarse a la "latencia de aire" para la mayoría de las comparaciones. Verizon informa que la latencia en su implementación temprana de 5G es de 30 ms: [30] Los servidores perimetrales cercanos a las torres pueden reducir la latencia a 10–20 ms; 1 a 4 ms será extremadamente raro durante años fuera del laboratorio. Los KPI de latencia 5G (indicadores clave de rendimiento) están estandarizados por 3GPP en TR 28554

Tasa de error

5G utiliza un sistema de codificación de señal adaptable para mantener baja la tasa de errores de bits. Si la tasa de error es demasiado alta, el transmisor cambiará a un mecanismo de codificación menos propenso a errores. Esto sacrifica el ancho de banda para garantizar una baja tasa de error.

Distancia

El rango de 5G depende de muchos factores. Un factor clave es la frecuencia que se utiliza. Las señales mmWave tienden a tener un alcance de sólo un par de cientos de metros, mientras que las señales de banda baja pueden, en las circunstancias adecuadas, tener un alcance teórico de un par de cientos de kilómetros.

Estándares

Inicialmente, el término se asoció con la Unión Internacional de Telecomunicaciones 's IMT-2020 estándar, que requiere una velocidad máxima teórica de descarga de 20 gigabits por segundo y 10 gigabits por segundo de velocidad de subida, junto con otros requisitos. [31] Luego, el grupo de estándares de la industria 3GPP eligió el estándar 5G NR (New Radio) junto con LTE como su propuesta para someterse al estándar IMT-2020. [32] [33]

La primera fase de las especificaciones 3GPP 5G en la versión 15 está programada para completarse en 2019. La segunda fase en la versión 16 se completará en 2020. [34]

5G NR puede incluir frecuencias más bajas ( FR1 ), por debajo de 6 GHz, y frecuencias más altas ( FR2 ), por encima de 24 GHz. Sin embargo, la velocidad y la latencia en las primeras implementaciones de FR1, que utilizan software 5G NR en hardware 4G ( no independiente ), son solo un poco mejores que las de los nuevos sistemas 4G, estimadas entre un 15 y un 50% mejor. [35] [36] [37]

IEEE cubre varias áreas de 5G con un enfoque central en las secciones alámbricas entre el cabezal de radio remoto (RRH) y la unidad de banda base (BBU). Los estándares 1914.1 se centran en la arquitectura de red y en la división de la conexión entre RRU y BBU en dos secciones clave. La Unidad de Radio (RU) a la Unidad de Distribuidor (DU) es la NGFI-I (Interfaz Fronthaul de Próxima Generación) y la DU a la Unidad Central (CU) es la interfaz NGFI-II que permite una red más diversa y rentable. NGFI-I y NGFI-II tienen valores de rendimiento definidos que deben compilarse para garantizar que se puedan transportar los diferentes tipos de tráfico definidos por la UIT. El estándar 1914.3 está creando un nuevo formato de trama Ethernet capaz de transportar datos IQ de una manera mucho más eficiente dependiendo de la división funcional utilizada. Esto se basa en el 3GPPdefinición de divisiones funcionales. Se están actualizando múltiples estándares de sincronización de red dentro de los grupos IEEE para garantizar que la precisión de la sincronización de la red en la RU se mantenga al nivel requerido para el tráfico que la transporta.

5G NR

Artículo principal: 5G NR

5G NR (New Radio) es una nueva interfaz aérea desarrollada para la red 5G. [38] Se supone que es el estándar global para la interfaz aérea de redes 3GPP 5G. [39]

Implementaciones preestándar

  • 5GTF: la red 5G implementada por el operador estadounidense Verizon para acceso inalámbrico fijo a fines de la década de 2010 utiliza una especificación previa al estándar conocida como 5GTF (Foro técnico de Verizon 5G). El servicio 5G proporcionado a los clientes en este estándar es incompatible con 5G NR. Hay planes para actualizar 5GTF a 5G NR "Una vez que [cumpla] con nuestras estrictas especificaciones para nuestros clientes", según Verizon. [40]
  • 5G-SIG: Especificación preestándar de 5G desarrollada por KT Corporation . Implementado en los Juegos Olímpicos de Invierno de Pyeongchang 2018 . [41]

Internet de las Cosas

En Internet de las cosas (IoT), 3GPP presentará la evolución de NB-IoT y eMTC (LTE-M) como tecnologías 5G para el caso de uso de LPWA (Low Power Wide Area). [42]

Despliegue

Ver también: Lista de redes 5G NR
Sitio celular 5G de 3,5 GHz de Deutsche Telekom en Darmstadt, Alemania
Sitio celular 5G de 3,5 GHz de Vodafone en Karlsruhe, Alemania

Más allá de las redes de operadores móviles, también se espera que 5G se utilice para redes privadas con aplicaciones en IoT industrial, redes empresariales y comunicaciones críticas.

Los lanzamientos iniciales de 5G NR dependían del emparejamiento con la infraestructura LTE (4G) existente en modo no autónomo (NSA) (radio 5G NR con núcleo 4G), antes de la maduración del modo autónomo (SA) con la red central 5G.

En abril de 2019, la Asociación Global de Proveedores de Dispositivos Móviles había identificado 224 operadores en 88 países que han demostrado, están probando o probando, o han recibido licencia para realizar pruebas de campo de tecnologías 5G, están implementando redes 5G o han anunciado lanzamientos de servicios. [43] Las cifras equivalentes en noviembre de 2018 eran 192 operadores en 81 países. [44] El primer país en adoptar 5G a gran escala fue Corea del Sur, en abril de 2019. El gigante sueco de telecomunicaciones Ericsson predijo que Internet 5G cubrirá hasta el 65% de la población mundial para fines de 2025. [45]Además, planea invertir mil millones de reales ($ 238,30 millones) en Brasil para agregar una nueva línea de ensamblaje dedicada a la tecnología de quinta generación (5G) para sus operaciones latinoamericanas. [46]

Cuando Corea del Sur lanzó su red 5G, todos los operadores utilizaron equipos y estaciones base de Samsung, Ericsson y Nokia , excepto LG U Plus , que también utilizó equipos de Huawei. [47] [48] Samsung era el mayor proveedor de estaciones base 5G en Corea del Sur en el momento del lanzamiento, habiendo enviado 53.000 estaciones base en ese momento, de las 86.000 estaciones base instaladas en todo el país en ese momento. [49]

Las primeras implementaciones bastante sustanciales se realizaron en abril de 2019. En Corea del Sur, SK Telecom reclamó 38.000 estaciones base, KT Corporation 30.000 y LG U Plus 18.000; de los cuales el 85% se encuentran en seis ciudades importantes. [50] Están usando un espectro de 3,5 GHz (sub-6) en modo no autónomo (NSA) y las velocidades probadas fueron de 193 a 430  Mbit / s hacia abajo. [51] 260.000 se inscribieron en el primer mes y 4,7 millones a finales de 2019. [52]

Nueve empresas venden hardware de radio 5G y sistemas 5G para operadores: Altiostar , Cisco Systems , Datang Telecom / Fiberhome , Ericsson , Huawei , Nokia , Qualcomm , Samsung y ZTE . [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59]

Espectro

Se han asignado a 5G grandes cantidades de nuevo espectro de radio ( bandas de frecuencia 5G NR ). [60] Por ejemplo, en julio de 2016, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU . Liberó grandes cantidades de ancho de banda en el espectro de banda alta infrautilizado para 5G. La propuesta Spectrum Frontiers (SFP) duplicó la cantidad de espectro sin licencia de ondas milimétricas a 14 GHz y creó cuatro veces la cantidad de espectro flexible de uso móvil que la FCC había licenciado hasta la fecha. [61] En marzo de 2018, los legisladores de la Unión Europea acordaron abrir las bandas de 3,6 y 26 GHz para 2020. [62]

A marzo de 2019, se informa que hay 52 países, territorios, regiones administrativas especiales, territorios en disputa y dependencias que están considerando formalmente la introducción de ciertas bandas de espectro para servicios terrestres 5G, están realizando consultas sobre asignaciones de espectro adecuadas para 5G, han reservado espectro para 5G, han anunciado planes para subastar frecuencias o ya han asignado espectro para el uso de 5G. [63]

Espectro sin licencia

Los MNO utilizan cada vez más espectro sin licencia en las bandas de frecuencia de 2,4 y 5 gigahercios (GHz). Las redes 4G y 5G también utilizan estas bandas para descargar el tráfico en áreas muy congestionadas y proporcionar conectividad para miles de millones de dispositivos IoT. Los avances en Wi-Fi, LTE en espectro sin licencia (LTE-U), Acceso asistido por licencia (LAA) y MulteFire utilizan tecnologías 4G y 5G en estas bandas. [ cita requerida ]

Dispositivos 5G

En marzo de 2019, la Asociación Global de Proveedores de Dispositivos Móviles lanzó la primera base de datos de seguimiento de la industria de los lanzamientos de dispositivos 5G en todo el mundo. [64] En él, la GSA identificó a 23 proveedores que han confirmado la disponibilidad de los próximos dispositivos 5G con 33 dispositivos diferentes, incluidas variantes regionales. Se anunciaron siete factores de forma de dispositivos 5G: (teléfonos (× 12 dispositivos), hotspots (× 4), equipos interiores y exteriores en las instalaciones del cliente (× 8), módulos (× 5), dongles Snap-on y adaptadores (× 2 ) y terminales USB (× 1)). [65] Para octubre de 2019, la cantidad de dispositivos 5G anunciados había aumentado a 129, en 15 factores de forma, de 56 proveedores. [66]

En el campo de los conjuntos de chips 5G IoT, en abril de 2019 había cuatro conjuntos de chips de módem 5G comerciales y un procesador / plataforma comercial, y se esperaban más lanzamientos en un futuro próximo. [67]

El 6 de marzo de 2020, se lanzó el primer teléfono inteligente totalmente 5G Samsung Galaxy S20 . Según Business Insider , la función 5G se mostró más cara en comparación con 4G; la línea comienza en US $ 1,000, en comparación con el Samsung Galaxy S10e, que comenzó en US $ 750. [68] El 19 de marzo, HMD Global , el actual fabricante de teléfonos de la marca Nokia, anunció el Nokia 8.3 5G , que afirmó tener una gama más amplia de compatibilidad con 5G que cualquier otro teléfono lanzado hasta ese momento. Se afirma que el modelo de gama media, con un precio inicial de la zona euro de 599 €, es compatible con todas las bandas 5G desde 600 MHz hasta 3,8 GHz. [69]

El 13 de octubre de 2020, Apple anunció el iPhone 12 y el iPhone 12 Pro , la primera línea de teléfonos Apple que admite la conectividad 5G. Apple colaboró ​​con Verizon para habilitar planes 5G en iPhone 12.

Disponibilidad

Artículo principal: Disponibilidad de 5G por país

Tecnología

Nuevas frecuencias de radio

Ver también: bandas de frecuencia 5G NR

La interfaz aérea definida por 3GPP para 5G se conoce como New Radio (NR) y la especificación se subdivide en dos bandas de frecuencia, FR1 (por debajo de 6 GHz) y FR2 (mmWave), [70] cada una con capacidades diferentes. [71]

Rango de frecuencia 1 (<6 GHz)

El ancho de banda máximo del canal definido para FR1 es de 100 MHz, debido a la escasez de espectro continuo en este abarrotado rango de frecuencias. La banda más utilizada para 5G en este rango es de 3,3 a 4,2 GHz. Los operadores coreanos están utilizando la banda n78 a 3,5 GHz, aunque también se ha asignado algún espectro de ondas milimétricas.

Rango de frecuencia 2 (> 24 GHz)

El ancho de banda de canal mínimo definido para FR2 es 50 MHz y el máximo es 400 MHz, con agregación de dos canales compatible con 3GPP versión 15. En los EE. UU., Verizon usa la banda n258 de 26 GHz y AT&T usa 39 GHz. [72] Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la capacidad de soportar altas velocidades de transferencia de datos.

Cobertura FR2

5G en el rango de 24 GHz o superior utiliza frecuencias más altas que 4G y, como resultado, algunas señales 5G no son capaces de viajar grandes distancias (más de unos pocos cientos de metros), a diferencia de las señales 4G o 5G de menor frecuencia (sub 6 GHz). Esto requiere colocar estaciones base 5G cada pocos cientos de metros para usar bandas de frecuencia más altas. Además, estas señales 5G de frecuencia más alta no pueden penetrar objetos sólidos fácilmente, como automóviles, árboles y paredes, debido a la naturaleza de estas ondas electromagnéticas de frecuencia más alta. Las celdas 5G se pueden diseñar deliberadamente para que sean lo más discretas posible, lo que encuentra aplicaciones en lugares como restaurantes y centros comerciales. [73]

Tipos de celdasEntorno de implementaciónMax. número de usuariosPotencia de salida ( mW )Max. distancia desde la estación base
5G NR FR2FemtoceldaHogares, negociosHogar: 4 a 8
empresas: 16 a 32		en interiores: 10–100 en
exteriores: 200–1000		decenas de metros
Celda picoÁreas públicas como centros comerciales,
aeropuertos, estaciones de tren, rascacielos		64 hasta 128en interiores: 100–250 en
exteriores: 1000–5000		decenas de metros
Micro celdaZonas urbanas para cubrir las brechas de cobertura128 hasta 256al aire libre: 5000−10000unos cientos de metros
Celda de metroÁreas urbanas para proporcionar capacidad adicionalmás de 250al aire libre: 10000−20000cientos de metros
Wi-Fi
(para comparar)		Hogares, negociosmenos de 50en interiores: 20–100 en
exteriores: 200–1000		pocas decenas de metros

MIMO masivo

Ver también: MIMO multiusuario

Los sistemas MIMO utilizan múltiples antenas en los extremos del transmisor y receptor de un sistema de comunicación inalámbrica. Múltiples antenas utilizan la dimensión espacial además de las de tiempo y frecuencia, sin cambiar los requisitos de ancho de banda del sistema.

Las antenas masivas MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) aumentan el rendimiento del sector y la densidad de capacidad utilizando un gran número de antenas y MIMO multiusuario (MU-MIMO). Cada antena se controla individualmente y puede incorporar componentes de transceptor de radio. Nokia reclamó un aumento de cinco veces en el aumento de capacidad para un sistema de antena 64-Tx / 64-Rx.

Computación de borde

Artículo principal: Computación de borde móvil

La informática perimetral se proporciona mediante servidores informáticos más cercanos al usuario final. Reduce la latencia y la congestión del tráfico de datos. [74] [75]

Celda pequeña

Artículo principal: celda pequeña

Las celdas pequeñas son nodos de acceso de radio celular de baja potencia que operan en un espectro con licencia y sin licencia que tienen un alcance de 10 metros a unos pocos kilómetros. Las células pequeñas son fundamentales para las redes 5G, ya que las ondas de radio de 5G no pueden viajar largas distancias debido a las frecuencias más altas de 5G.

Beamforming

Artículo principal: Beamforming

La formación de haces, como su nombre indica, se utiliza para dirigir ondas de radio hacia un objetivo. Esto se logra dando forma a las ondas de radio para que apunten en una dirección específica. La técnica combina la potencia de los elementos del conjunto de antenas de tal manera que las señales en ángulos particulares experimentan interferencias constructivas, mientras que otras señales que apuntan a otros ángulos experimentan interferencias destructivas. Esto mejora la calidad de la señal en la dirección específica, así como las velocidades de transferencia de datos. 5G utiliza la formación de haces para mejorar la calidad de la señal que proporciona. La formación de haces se puede lograr utilizando antenas de arreglo en fase .

Convergencia de Wi-Fi y celular

Un beneficio esperado de la transición a 5G es la convergencia de múltiples funciones de red para lograr reducciones de costos, energía y complejidad. LTE se ha centrado en la convergencia con la banda / tecnología Wi-Fi a través de varios esfuerzos, como el acceso asistido por licencia (LAA; señal 5G en bandas de frecuencia sin licencia que también son utilizadas por Wi-Fi) y la agregación LTE-WLAN (LWA; convergencia con Wi-Fi). Fi Radio), pero las diferentes capacidades de los teléfonos celulares y Wi-Fi han limitado el alcance de la convergencia. Sin embargo, una mejora significativa en las especificaciones de rendimiento celular en 5G, combinada con la migración de la Red de acceso de radio distribuida (D-RAN) a la RAN centralizada o en la nube ( C-RAN ) y el despliegue deLas celdas pequeñas pueden reducir potencialmente la brecha entre las redes Wi-Fi y celulares en implementaciones densas y en interiores. La convergencia de radio podría resultar en compartir desde la agregación de canales celulares y Wi-Fi hasta el uso de un solo dispositivo de silicio para múltiples tecnologías de acceso por radio. [ cita requerida ]

NOMA (acceso múltiple no ortogonal)

NOMA (acceso múltiple no ortogonal) es una técnica de acceso múltiple propuesta para futuros sistemas celulares mediante la asignación de energía.

SDN / NFV

Artículos principales: la creación de redes definida por software , SD-WAN , la función de red de virtualización , y 5G rebanar red

Inicialmente, las tecnologías de comunicaciones móviles celulares se diseñaron en el contexto de la prestación de servicios de voz y acceso a Internet. Hoy en día, una nueva era de herramientas y tecnologías innovadoras se inclina hacia el desarrollo de un nuevo conjunto de aplicaciones. Este conjunto de aplicaciones consta de diferentes dominios, como Internet de las cosas (IoT), red de vehículos autónomos conectados, robots controlados de forma remota y sensores heterogéneos conectados para servir aplicaciones versátiles. [76] En este contexto, la división de redes ha surgido como una tecnología clave para adoptar de manera eficiente este nuevo modelo de mercado. [77]

Codificación de canal

Las técnicas de codificación de canales para 5G NR han cambiado de códigos Turbo en 4G a códigos polares para los canales de control y LDPC (códigos de verificación de paridad de baja densidad) para los canales de datos. [78] [79]

Operación en espectro sin licencia

Al igual que LTE en espectro sin licencia , 5G NR también admitirá la operación en espectro sin licencia (NR-U). [80] Además del acceso asistido por licencia (LAA) de LTE que permite a los operadores utilizar el espectro sin licencia para mejorar su rendimiento operativo para los usuarios, en 5G NR admitirá una operación sin licencia NR-U independiente que permitirá que las nuevas redes 5G NR establecerse en diferentes entornos sin adquirir una licencia operativa en el espectro con licencia, por ejemplo, para una red privada localizada o reducir la barrera de entrada para brindar servicios de Internet 5G al público. [80]

Interferencia electromagnetica

El espectro utilizado por varias propuestas de 5G se acercará al de la teledetección pasiva , como los satélites de observación meteorológica y de la Tierra , en particular para la monitorización del vapor de agua . La interferencia ocurrirá y será potencialmente significativa sin controles efectivos. Ya se produjo un aumento de la interferencia con algunos otros usos anteriores de la banda próxima . [81] [82] La interferencia en las operaciones de los satélites perjudica el rendimiento de la predicción meteorológica numérica con impactos económicos y de seguridad pública sustancialmente perjudiciales en áreas como la aviación comercial . [83][84]

Las preocupaciones llevaron al secretario de Comercio de EE. UU., Wilbur Ross, y al administrador de la NASA, Jim Bridenstine, en febrero de 2019 a instar a la FCC a retrasar algunas propuestas de subasta de espectro, que fueron rechazadas. [85] Los presidentes del Comité de Asignaciones de la Cámara y el Comité de Ciencia de la Cámara escribieron cartas separadas al presidente de la FCC, Ajit Pai, solicitando una revisión y consulta adicionales con la NOAA , la NASA y el DoD , y advirtiendo sobre los impactos dañinos a la seguridad nacional. [86]El director interino de la NOAA, Neil Jacobs, testificó ante el Comité de la Cámara en mayo de 2019 que las emisiones fuera de banda de 5G podrían producir una reducción del 30% en la precisión del pronóstico del tiempo y que la degradación resultante en el rendimiento del modelo ECMWF habría resultado en una falla en la predicción de la pista y de ahí el impacto de la súper tormenta Sandy en 2012. La Marina de los Estados Unidos en marzo de 2019 escribió un memorando de advertencia de deterioro e hizo sugerencias técnicas para controlar los límites de sangrado de la banda, para pruebas y campo, y para la coordinación de la industria inalámbrica y los reguladores con el clima. organizaciones de previsión. [87]

En la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (WRC) cuatrienal de 2019 , los científicos atmosféricos abogaron por un búfer fuerte de -55 dBW , los reguladores europeos acordaron una recomendación de -42 dBW, y los reguladores de EE. UU. (FCC) recomendaron una restricción de -20 dBW, que permitiría señales 150 veces más fuertes que la propuesta europea. La UIT decidió un nivel intermedio de -33 dBW hasta el 1 de septiembre de 2027 y, posteriormente, un estándar de -39 dBW. [88] Esto está más cerca de la recomendación europea, pero incluso el estándar más alto retrasado es mucho más débil que el propuesto por los científicos atmosféricos, lo que desencadenó advertencias de la Organización Meteorológica Mundial.(OMM) que la norma de la UIT, 10 veces menos estricta que su recomendación, tiene el "potencial de degradar significativamente la precisión de los datos recopilados". [89] Un representante de la Sociedad Meteorológica Estadounidense (AMS) también advirtió sobre la interferencia, [90] y el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Mediano Plazo (ECMWF), advirtió severamente, diciendo que la sociedad corre el riesgo de "que la historia se repita". ignorando las advertencias de los científicos atmosféricos (haciendo referencia al calentamiento global , cuyo seguimiento podría estar en peligro). [91] En diciembre de 2019, el Comité de Ciencia de la Cámara de Representantes de EE. UU. Envió una solicitud bipartidista a la Oficina de Responsabilidad del Gobierno.(GAO) para investigar por qué existe tal discrepancia entre las recomendaciones de las agencias científicas civiles y militares de EE. UU. Y el regulador, la FCC. [92]

Preocupaciones de seguridad

Ver también: Preocupaciones sobre la participación china en redes inalámbricas 5G y Críticas a Huawei § Problemas de espionaje y seguridad

Un informe publicado por la Comisión Europea y la Agencia Europea de Ciberseguridad detalla los problemas de seguridad que rodean al 5G. El informe advierte contra el uso de un solo proveedor para la infraestructura 5G de un operador, especialmente aquellos con sede fuera de la Unión Europea. (Nokia y Ericsson son los únicos fabricantes europeos de equipos 5G). [93]

El 18 de octubre de 2018, un equipo de investigadores de ETH Zurich , la Universidad de Lorena y la Universidad de Dundee publicó un artículo titulado "Un análisis formal de la autenticación 5G". [94] [95] Alertó que la tecnología 5G podría abrir terreno para una nueva era de amenazas a la seguridad. El documento describió la tecnología como "inmadura e insuficientemente probada" y que "permite el movimiento y el acceso a cantidades de datos mucho mayores y, por lo tanto, amplía las superficies de ataque". Al mismo tiempo, empresas de seguridad de redes como Fortinet, [96] Arbor Networks, [97] A10 Networks, [98] y Voxility [99] asesoró sobre implementaciones de seguridad personalizadas y mixtas contra ataques DDoS masivos previstos después de la implementación de 5G.

IoT Analytics estimó un aumento en la cantidad de dispositivos IoT , habilitados por la tecnología 5G, de 7 mil millones en 2018 a 21,5 mil millones en 2025. [100] Esto puede elevar la superficie de ataque para estos dispositivos a una escala sustancial y la capacidad para DDoS Los ataques, el cryptojacking y otros ciberataques podrían aumentar proporcionalmente. [95]

Debido a los temores de un posible espionaje de los usuarios de los proveedores de equipos chinos, varios países (incluidos los Estados Unidos, Australia y el Reino Unido a principios de 2019) [101] han tomado medidas para restringir o eliminar el uso de equipos chinos en sus respectivos 5G. redes. Los proveedores chinos y el gobierno chino han negado las acusaciones de espionaje. [se necesita aclaración ] El 7 de octubre de 2020, el Comité de Defensa del Parlamento del Reino Unido publicó un informe en el que afirmaba que había pruebas claras de connivencia entre Huawei y el estado chino y el Partido Comunista Chino. El Comité de Defensa del Parlamento del Reino Unido dijo que el gobierno debería considerar la eliminación de todos los equipos de Huawei de sus redes 5G antes de lo planeado. [102]

Teorías de la desinformación y la conspiración

Hay una serie de afirmaciones desacreditadas y teorías de conspiración en torno a 5G, algunas de las cuales se volvieron particularmente frecuentes durante la pandemia de COVID-19 .

Salud

Ver también: Radiación y salud de los dispositivos inalámbricos

El consenso científico es que la tecnología 5G es segura. [103] [104] [105] [106] La incomprensión de la tecnología 5G ha dado lugar a teorías de conspiración que afirman que tiene un efecto adverso en la salud humana. [107]

Ha habido una serie de preocupaciones sobre la propagación de la desinformación en los medios y en línea con respecto a los posibles efectos en la salud de la tecnología 5G. Escribiendo en The New York Times en 2019, William Broad informó que RT America comenzó a transmitir programación que vincula 5G con efectos dañinos para la salud que "carecen de apoyo científico", como "cáncer de cerebro, infertilidad, autismo, tumores cardíacos y enfermedad de Alzheimer". Broad afirmó que las reclamaciones habían aumentado. RT America había ejecutado siete programas sobre este tema a mediados de abril de 2019, pero solo uno en todo 2018. La cobertura de la red se había extendido a cientos de blogs y sitios web. [108]

En 2017, científicos de más de 30 países escribieron a la Unión Europea solicitando una pausa en el lanzamiento de 5G, debido a sus preocupaciones sobre posibles riesgos para la salud. [109] La petición continúa reuniendo firmas. En abril de 2019, la ciudad de Bruselas en Bélgica bloqueó una prueba de 5G debido a las reglas de radiación. [110] En Ginebra , Suiza , se detuvo una actualización planificada a 5G por la misma razón. [111] La Asociación Suiza de Telecomunicaciones (ASUT) ha dicho que los estudios no han podido demostrar que las frecuencias 5G tengan algún impacto en la salud. [112]

La Organización Mundial de la Salud publicó una infografía que destruye mitos para combatir las teorías de la conspiración sobre COVID-19 y 5G.

Según CNET , [113] "Los miembros del Parlamento de los Países Bajos también están pidiendo al gobierno que examine más de cerca el 5G. Varios líderes del Congreso de los Estados Unidos han escrito a la Comisión Federal de Comunicaciones para expresar su preocupación por los posibles riesgos para la salud. Mill Valley, California , el ayuntamiento bloqueó el despliegue de nuevas células inalámbricas 5G ". [113] [114] [115] [116] [117] Se plantearon preocupaciones similares en Vermont [118] y New Hampshire . [113] La FDA de EE. UU.se cita diciendo que "sigue creyendo que los límites de seguridad actuales para la exposición a la energía de radiofrecuencia de los teléfonos móviles siguen siendo aceptables para proteger la salud pública". [119] Después de hacer campaña por grupos de activistas, una serie de pequeñas localidades en el Reino Unido, incluidas Totnes, Brighton y Hove, Glastonbury y Frome, aprobaron resoluciones contra la implementación de más infraestructura 5G, aunque estas resoluciones no tienen ningún impacto en los planes de implementación. [120] [121] [122]

Teorías de conspiración COVID-19 y ataques incendiarios

Artículo principal: Información errónea relacionada con la pandemia de COVID-19 § Redes de telefonía móvil 5G

Durante la pandemia de COVID-19 , varias teorías de conspiración que circularon en línea postularon un vínculo entre el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) y 5G. [123] Esto ha dado lugar a decenas de ataques incendiarios contra mástiles de telecomunicaciones en los Países Bajos (Amsterdam, Rotterdam, etc.), Irlanda ( Cork , [124] etc.), Chipre, el Reino Unido ( Dagenham , Huddersfield , Birmingham , Belfast y Liverpool [125] [126] ), Bélgica (Pelt), Italia ( Maddaloni ), Croacia ( Bibinje [127]) y Suecia. [128] Condujo a al menos 61 presuntos ataques incendiarios contra antenas telefónicas solo en el Reino Unido [129] y más de veinte en los Países Bajos.

Comercialización de servicios no 5G

Artículos principales: 5G Evolution , LTE Advanced Pro y LTE Advanced

En varias partes del mundo, los operadores han lanzado numerosas tecnologías de marcas diferentes, como " 5G Evolution ", que anuncia la mejora de las redes existentes con el uso de "tecnología 5G". [130]Sin embargo, estas redes anteriores a 5G son una mejora en las especificaciones de las redes LTE existentes que no son exclusivas de 5G. Si bien la tecnología promete ofrecer velocidades más rápidas, y AT&T la describe como una "base para nuestra evolución a 5G mientras se finalizan los estándares de 5G", no se puede considerar que sea un verdadero 5G. Cuando AT&T anunció 5G Evolution, 4x4 MIMO, la tecnología que AT&T está utilizando para ofrecer velocidades más rápidas, T-Mobile ya había sido implementada por T-Mobile sin tener la marca 5G. Se afirma que dicha marca es un movimiento de marketing que causará confusión entre los consumidores, ya que no está claro que tales mejoras no sean verdaderas 5G. [131]

Historia

  • En abril de 2008, la NASA se asoció con Geoff Brown y Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp para desarrollar un enfoque de tecnología de comunicaciones de quinta generación, aunque principalmente preocupado por trabajar con nano-satélites. [132]
  • En 2008, se formó el programa de I + D de TI de Corea del Sur de "Sistemas de comunicación móvil 5G basados ​​en acceso múltiple por división de haz y relés con cooperación de grupo". [133]
  • En agosto de 2012, la Universidad de Nueva York fundó NYU Wireless , un centro de investigación académica multidisciplinario que ha realizado un trabajo pionero en las comunicaciones inalámbricas 5G. [134] [135] [136]
  • El 8 de octubre de 2012, la Universidad de Surrey del Reino Unido obtuvo 35 millones de libras esterlinas para un nuevo centro de investigación 5G, financiado conjuntamente por el UK Research Partnership Investment Fund (UKRPIF) del gobierno británico y un consorcio de proveedores de infraestructura y operadores móviles internacionales clave, incluido Huawei . Samsung , Telefónica Europa, Fujitsu Laboratories Europa, Rohde & Schwarz y Aircom International . Ofrecerá instalaciones de prueba a los operadores móviles interesados ​​en desarrollar un estándar móvil que utilice menos energía y menos espectro de radio, al tiempo que ofrece velocidades más rápidas que el 4G actual con aspiraciones de que la nueva tecnología esté lista dentro de una década. [137][138] [139] [140]
  • El 1 de noviembre de 2012, el proyecto de la UE "Facilitadores de comunicaciones móviles e inalámbricas para la sociedad de la información veinte y veinte" (METIS) inicia su actividad hacia la definición de 5G. METIS logró un consenso global temprano sobre estos sistemas. En este sentido, METIS jugó un papel importante en la construcción de consenso entre otras partes interesadas externas importantes antes de las actividades de normalización global. Esto se hizo iniciando y abordando el trabajo en los foros mundiales pertinentes (por ejemplo, el UIT-R), así como en los organismos reguladores nacionales y regionales. [141]
  • También en noviembre de 2012, se lanzó el proyecto iJOIN EU, centrado en la tecnología de " células pequeñas ", que es de importancia clave para aprovechar recursos limitados y estratégicos, como el espectro de ondas de radio . Según Günther Oettinger , Comisario europeo de Economía y Sociedad Digitales (2014-2019), "una utilización innovadora del espectro" es uno de los factores clave en el corazón del éxito de 5G. Oettinger lo describió además como "el recurso esencial para la conectividad inalámbrica del cual 5G será el principal impulsor". [142] iJOIN fue seleccionado por la Comisión Europea como uno de los proyectos de investigación pioneros en 5G para mostrar los primeros resultados de esta tecnología en el Mobile World Congress. 2015 (Barcelona, ​​España).
  • En febrero de 2013, el Grupo de Trabajo 5D del UIT-R (WP 5D) inició dos temas de estudio: (1) Estudio sobre la Visión de las IMT para 2020 y más allá, y; (2) Estudio sobre las tendencias tecnológicas futuras para los sistemas IMT terrestres. Ambos con el objetivo de tener una mejor comprensión de los aspectos técnicos futuros de las comunicaciones móviles hacia la definición del móvil de próxima generación. [143]
  • El 12 de mayo de 2013, Samsung Electronics declaró que habían desarrollado un sistema "5G". La tecnología central tiene una velocidad máxima de decenas de Gbit / s (gigabits por segundo). En las pruebas, las velocidades de transferencia para la red "5G" enviaron datos a 1.056 Gbit / sa una distancia de hasta 2 kilómetros con el uso de un MIMO 8 * 8. [144] [145]
  • En julio de 2013, India e Israel acordaron trabajar conjuntamente en el desarrollo de tecnologías de telecomunicaciones de quinta generación (5G). [146]
  • El 1 de octubre de 2013, NTT ( Nippon Telegraph and Telephone ), la misma empresa que lanzó la primera red 5G del mundo en Japón, gana el premio del Ministro de Asuntos Internos y Comunicaciones en CEATEC por sus esfuerzos en I + D 5G. [147]
  • El 6 de noviembre de 2013, Huawei anunció planes para invertir un mínimo de $ 600 millones en I + D para redes 5G de próxima generación capaces de alcanzar velocidades 100 veces más rápidas que las redes LTE modernas. [148]
  • El 3 de abril de 2019, Corea del Sur se convirtió en el primer país en adoptar 5G. [149] Apenas unas horas después, Verizon lanzó sus servicios 5G en los Estados Unidos y disputó la afirmación de Corea del Sur de convertirse en el primer país del mundo con una red 5G, porque supuestamente, el servicio 5G de Corea del Sur se lanzó inicialmente para solo seis celebridades surcoreanas, por lo que que Corea del Sur podría reclamar el título de tener la primera red 5G del mundo. [150] De hecho, las tres principales empresas de telecomunicaciones de Corea del Sur ( SK Telecom , KT y LG Uplus ) agregaron más de 40.000 usuarios a su red 5G el día del lanzamiento. [151]
  • En junio de 2019, Filipinas se convirtió en el primer país del sudeste asiático en implementar una red 5G después de que Globe Telecom lanzara comercialmente sus planes de datos 5G a sus clientes. [152]
  • AT&T ofrece el servicio 5G a consumidores y empresas en diciembre de 2019 antes de los planes para ofrecer 5G en todo Estados Unidos en la primera mitad de 2020. [153] [154]
  • En 2019 se firmó una declaración entre Austria y Bielorrusia con la participación de A1 , que busca impulsar el desarrollo de la banda ancha y la tecnología digital, incluido el 5G. [155] El 23 de enero de 2020, el proveedor de servicios MTS Bielorrusia lanzó zonas de prueba, con equipos de Huawei y Cisco, de una red 5G NSA en Minsk [156] El 27 de febrero de 2020, se firmó un memorando en virtud del cual Huawei se convirtió en el proveedor de equipos. para una zona 5G ejemplar. [157] El 22 de mayo de 2020 A1 , en asociación con ZTE, lanzó la primera red 5G SA en Bielorrusia, en modo de prueba, en Minsk , [158]y el 25 de mayo realizó la primera llamada en el CIS mediante tecnología VoNR (Voice over New Radio) para la transmisión de voz en ráfagas 5G. [159] El 22 de mayo de 2020, MTS Belarus lanzó una red 5G SA en un estadio deportivo de Minsk. [160] El 28 de mayo de 2020, el operador de infraestructura bielorruso beCloud [161] lanzó, en modo de prueba, una red 5G NSA, con 20 estaciones base. [162]

Otras aplicaciones

Automóviles

5G Automotive Association ha estado promoviendo la tecnología de comunicación C-V2X que se implementará por primera vez en 4G. Proporciona comunicación entre vehículos e infraestructuras. [163]

Seguridad Pública

Se espera que los videos y datos de misión crítica pulsar para hablar (MCPTT) y de misión crítica se amplíen en 5G. [164]

Inalámbrico fijo

Las conexiones inalámbricas fijas ofrecerán una alternativa a la banda ancha de línea fija (conexiones ADSL , VDSL , fibra óptica y DOCSIS ) en algunas ubicaciones. [165] [166] [167]

Transmisión de video inalámbrica para aplicaciones de transmisión

Sony ha probado la posibilidad de usar redes 5G locales para reemplazar los cables SDI que se usan actualmente en las videocámaras de transmisión. [168]

Ver también

  • 1G
  • 2G
  • 3G
  • 4G
  • Radiación y salud de los dispositivos inalámbricos

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