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5G es la última tecnología inalámbrica para dispositivos móviles y promete tasas de datos considerablemente más altas, menor latencia y mayor número de conexiones instantáneas. Pero, ¿cómo afrontará la infraestructura actual el cambio y qué significará esto para el hardware 4G actual?

¿Qué es 5G? 4G vs. 5G

5G es el 5^th La generación de tecnología de red celular y, como cada predecesora, ofrece tasas de datos más altas que las anteriores, latencias más bajas y mejor ancho de banda.

Cuando se compara con 4G, 5G ofrece anchos de banda superiores a 1 Gbps, una latencia de menos de 10 ms y una velocidad promedio de 200 a 400 Mbps, mientras que 4G solo ofrece un ancho de banda de 200 Mbps, una latencia de 20 ms a 30 ms, y Velocidad promedio de 25 Mbps.

A pesar de que 5G es increíblemente nuevo con su despliegue completo previsto para 2020, algunos países están en pleno proceso de adopción de la nueva red. Corea del Sur, por ejemplo, ha instalado 86,000 estaciones base de 5G. Mientras tanto, varios operadores de red en el Reino Unido acaban de lanzar 5G en el último mes.

Si bien ahora la tecnología está disponible, solo un puñado de dispositivos en el mercado son compatibles con 5G, por lo que no se esperará un acceso tan amplio a 5G hasta que la tecnología madure.

Las compensaciones de 5G

Por lo tanto, se puede ver que 5G ofrece significativamente más de … todo … pero seguramente debe haber una trampa para las especificaciones muy superiores.

De hecho, 5G tiene un problema con la implementación y se reduce a las frecuencias en las que opera.

Las tecnologías como 4G operan en tres bandas de frecuencia principales que son 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, que tienen longitudes de onda en centímetros (por ejemplo, las ondas de radio de 2400 MHz tienen una longitud de onda de aproximadamente 12 cm). Esta longitud de onda permite que los grandes mástiles de radio tengan un alcance de hasta 35 km, pero, debido a limitaciones prácticas, las torres celulares a menudo se ubicarán a una distancia de varios kilómetros entre sí.

5G, por otro lado, opera en varias frecuencias que incluyen las bandas LTE ya usadas (600 MHz a 6 GHz), pero también las bandas de ondas milimétricas de 24 GHz a 86 GHz.

¿El resultado? Mientras que las frecuencias más altas permiten mayores anchos de banda, tienen el costo de la longitud de onda.

A medida que la longitud de onda de las ondas de radio se reduce, su alcance efectivo se reduce por varias razones, entre ellas la interferencia, la difracción y la reflexión. Dado que 5G funciona a frecuencias significativamente más altas, además de tener anchos de banda más altos, no puede operar completamente en mástiles de radio 4G y, por lo tanto, se requieren nuevas estaciones base 5G.

El cambio de antenas pasivas a antenas activas es costoso. Imagen de un módulo de antena de matriz en fase de onda milimétrica utilizado cortesía de IBM Research

Pero las estaciones base de reemplazo no son solo barras de metal con formas diferentes unidas a algún cable coaxial; Son un tipo de antena completamente nuevo con algunas capacidades increíbles.

Tecnologías de antenas 5G: las ventajas de la formación de haces

Las antenas de radio vienen en muchas formas, tamaños y formas maravillosas. Desde las antenas de bocina que buscan microondas en el cosmos hasta las antenas dipolares que "escuchan" a Júpiter a las antenas de PCB incorporadas en dispositivos IoT, las antenas están en todas partes.

Pero la antena de radio en las redes 5G es posiblemente una nueva clase de antena con algunas habilidades bastante increíbles.

La combinación de ondas de radio de longitud de onda pequeña y el requisito de muchas conexiones simultáneas significa que los mástiles 5G necesitan más de 100 elementos de radio que forman una matriz en fase.

Ya que hay muchos elementos uno al lado del otro en las cuadrículas, esto permite una dirección de haz increíblemente inteligente para usuarios individuales. Cuando se combina con algoritmos complejos, la estación base de radio 5G puede determinar la mejor manera de dirigir el haz para proporcionar la mayor conectividad de datos. Por lo tanto, el uso de la formación de haz también ayuda a reducir la energía desperdiciada por el mástil, ya que los usuarios individuales son atacados en lugar de emitir ondas de radio en todas las direcciones.

El uso de la formación de haz ayuda adicionalmente a reducir la interferencia con otras estaciones base. El resultado es un aumento adicional en el ancho de banda. Otra forma de verlo es que cuantos más dispositivos compartan la misma banda de frecuencia, menos tiempo tendrá cada dispositivo para acceder a esa banda de frecuencia (todos tienen que turnarse para usar la banda). Si los dispositivos individuales son atacados con un haz, cada dispositivo puede maximizar su uso de la banda sin interferir con los dispositivos vecinos, ya que solo se comunicarán a través del haz.

Imagen utilizada cortesía de Qorvo.

Debido a que el rango de las antenas 5G se reduce significativamente debido al uso de frecuencias más altas, la topología de la red 5G estará más enfocada en muchas antenas de corto alcance en lugar de varias torres de celdas grandes que cubren grandes áreas.

Qorvo, por ejemplo, demuestra una topología de red 5G con múltiples celdas más pequeñas que cubren áreas específicas y luego se conecta a una red central con picocélulas que cubren el interior, microcélulas que cubren un área urbana (pequeña área urbanizada) y una macro área Area suburbana.

Preocupaciones sobre el aumento de 5G?

Desde el aumento de las comunicaciones de radio a la importancia diaria, ha habido varias partes interesadas en el efecto de las ondas de radio en la salud. La aparición de 5G ha revivido un poco estas preocupaciones a medida que el nuevo hardware presenta nuevas oportunidades para malentendidos, pero también para la educación.

Muchos expertos cuestionan la idea de las preocupaciones relacionadas con la salud porque las ondas de radio utilizadas en la tecnología móvil están en el rango de centímetros, que no son ionizantes (aunque pueden causar calentamiento). 5G, sin embargo, utiliza frecuencias mucho más altas que están en el rango milimétrico. Dado que las frecuencias más altas colocan las señales de radio 5G más cerca del rango ionizante, y con el mayor número de estaciones base necesarias, hay quienes cuestionan la seguridad de la tecnología. Algunas de estas preocupaciones provienen de estudios existentes, como uno que mostró un aumento en los cánceres de corazón en ratas cuando están constantemente expuestas a la radiación móvil. Otras inquietudes surgen del argumento de que se necesitan más estudios sobre los efectos a largo plazo de la exposición a la radiación EM.

La otra preocupación de 5G es cómo y quién implementa la tecnología. A pesar de las preocupaciones de los EE. UU., El Reino Unido está implementando 5G con la tecnología suministrada por la megacorporación china Huawei, lo que cuestiona si los sistemas 5G de Huawei estarán seguros debido a la fuerte participación del gobierno chino (hasta el punto en que cada compañía tendrá un representante designado). funcionario que supervisa el negocio).

Debido a que la adopción de nuevas tecnologías puede depender de la opinión pública (como en el caso de que la confianza del consumidor afecte la adopción de IoT; el enlace se abre en PDF), es probable que estos problemas deban abordarse con el tiempo para una transición sin problemas a 5G.

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A diferencia de sus predecesores, 5G es un cambio revolucionario en la infraestructura de red que se basa en matrices en fases, dirección de haz y frecuencias considerablemente más altas.

Los proveedores de red tendrán que renovar completamente su infraestructura para poder proporcionar 5G. No solo las nuevas antenas son mucho más complejas que sus predecesoras, sino que se necesitarán muchas más debido a su alcance limitado.

¿Será 5G el primer Wi-Fi urbano mundial? ¿Podría 5G reemplazar completamente el Wi-Fi urbano? ¿Podrán las comunidades implementar la nueva infraestructura sin problemas? ¡Sólo el tiempo dirá!

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