Las redes inalámbricas celulares son el día de hoy uno de los principales motores del engranaje social; la comunicación, el entretenimiento, la educación, el trabajo y miles de cosas que desconocemos han evolucionado debido a la conectividad que nos han permitido. Si hay algo que nos pone a la vanguardia de una nueva evolución en las redes celulares es la tecnología 5G, la quinta generación de redes móviles inalámbricas.
Pero, ¿Cuál ha sido la evolución de las redes inalámbricas?
La 1G fue la primera generación de redes móviles, hizo posible que pudiéramos hacer llamadas telefónicas fuera de nuestras casas.
La 2G incorporó el servicio de mensajes de texto SMS.
La 3G incorporó la navegación por internet.
La 4G incorporó alta velocidad y calidad de navegación.
El sistema 5G lo notaremos en nuestros móviles, nuestras casas, nuestros autos, nuestros trabajos y en los alrededores de la ciudad.
La descarga de datos, el streaming y la experiencia de navegación sucederán literalmente sin retraso alguno.
Los vehículos hablarán entre ellos para retroalimentarse, evitar colisiones, mejorar las rutas, una realidad virtual sin ataduras finalmente podrá ser alcanzada con respuesta en tiempo real; sin mencionar los beneficios industriales como cirugías remotas, automatización de procesos productivos y millones de dispositivos, todos conectados y capaces de enviar y recibir señales. Bienvenidos al mundo del 5G.
Tecnología número 1: Latencia y velocidad.
La latencia es la brecha entre una enviar una instrucción y obtener una respuesta, entre la acción del usuario y la reacción de la red. Es el tiempo que dura un bit yendo al servidor y volviendo hacia la terminal del usuario.
Actualmente, la latencia promedio en redes 4G es de 50 milisegundos; la tecnología de “comunicación de baja latencia ultra confiable” permitirá un promedio de 1 milisegundo y proporcionara aplicaciones de multimedia, entretenimiento, virtualización, autonomía y servicio en tiempo real.
Para algunas aplicaciones actuales, una latencia de entre 100, 90 o 50 milisegundos no es un problema, inclusive, el usuario probablemente ni si quiera llega a notarlo, pero, para otras, es realmente una barrera; hablamos de las aplicaciones que serian posibles hoy, si tan solo la latencia pudiese bajar a 20 milisegundos o menos. Como la 5g puede darnos esa latencia tan baja, todas esas aplicaciones, de repente, se vuelven posibles. Si un retraso al ver una película por streaming ya es molesto, en un vehículo autónomo, una latencia de 50 milisegundos a 40 km p/h significa una diferencia de 5 m a la hora de virar, puede significar la diferencia entre la vida y la muerte.
Ahora, ¿cómo logran los operadores esta latencia tan baja? Lo más importante es la virtualización del núcleo de la red, con lo que el operador puede desplegar hardware estándar más pequeño y de bajo costo, entonces, en vez de 3 o 4 nodos de red en todo el país, podrá haber cientos. Y, cuando se utiliza mediante software, se obtienen muchos beneficios, la red se vuelve configurable de manera rápida y remota por lo que el operador puede optimizar el servicio para casos de demandas específicas.
El hecho de que estos nodos de red virtualizados de bajo costo puedan ser descentralizados tiene un efecto positivo directo en la latencia, al estar más cerca del usuario final.
Actualmente, la velocidad máxima de una red 4G es de 1 Gbps y la promedio es de 71 Mbps. En 5G, la velocidad máxima es de 20 Gbps y la promedio es de 1.4 Gbps, por lo que hablamos de un incremento de entre 10 y 20 veces. Imagina descargar una película HD completa en menos de 10 segundos y la increíble gama de aplicaciones que la alta velocidad permitirá desarrollar.
Tecnología número 2: ondas milimétricas y redes de celdas pequeñas.
Nuestros teléfonos y dispositivos electrónicos inteligentes usan frecuencias muy específicas en el espectro de radiofrecuencia, generalmente por debajo de seis gigahertz, pero estas frecuencias están comenzando a estar cada vez más saturadas. Los operadores solo pueden exprimir una cantidad determinada de bits de datos en la misma cantidad de espectro de radiofrecuencia.
A medida que se conecten más dispositivos, comenzaremos a ver un servicio más lento y más conexiones caídas. La solución es abrir y utilizar nuevos espacios de radiofrecuencia.
Los investigadores están experimentando con la transmisión en ondas milimétricas más cortas, las que se encuentran entre 30 y 300 gigahertz. Esta sección del espectro no se ha usado antes para dispositivos móviles y nos abre más ancho de banda para todos. Pero hay un “pequeño gran problema”, las ondas milimétricas no pueden viajar bien a medianas ni largas distancias, a través de edificios u otros obstáculos, y tienden a ser absorbidas por las plantas y la lluvia. Para sortear este problema, se necesita el despliegue de una tecnología llamada “redes de celdas pequeñas”.
Las redes inalámbrica actuales dependen de grandes torres celulares de alta potencia para transmitir sus señales a largas distancias, pero recuerde que las ondas milimétricas de alta frecuencia tienen más dificultades para atravesar obstáculos.; lo que significa que , si se mueve detrás de un obstáculo la señal se perderá.
El problema se resuelve al usar miles de mini estaciones base de baja potencia, que estarían mucho más juntas que las torres tradicionales formando una especie de equipo de retransmisión para emitir señales alrededor de obstáculos; esto sería especialmente útil en las ciudades, ya que un usuario se mueve detrás de un obstáculo y su teléfono inteligente cambiaría automáticamente a una nueva estación base con un mejor alcance de su dispositivo, esto le permite mantener su conexión.
Este despliegue de nuevas minis estaciones base significa una inversión en infraestructura de billones de dólares a nivel mundial para las operadoras y los proveedores de servicio.
Tecnología número 3: MIMO Masivo
MIMO significa entrada múltiple, salida múltiple. Las estaciones base 4G de hoy utilizan la tecnología MIMO y tienen alrededor de una docena de puertos para antenas que manejan todo el tráfico celular, pero las estaciones base con MIMO Masivo podrán soportar alrededor de cien puertos, es decir, tener grandes cantidades de antenas simultaneas para ampliar la capacidad de comunicación y aumentar la capacidad de las redes actuales por un factor de 22 o más.
El MIMO Masivo y la gran cantidad de antenas traerán también sus propias complicaciones. El problema es que los mensajes generados en todas direcciones causarán gran cantidad de interferencias y errores durante la transmisión.
Tecnología Número 4: Beamforming
Beamforming permite una comunicación dirigida; es un sistema de señalización de tráfico para señales celulares; no transmite en todas las direcciones, sino que le permitiría a una estación base enviar un flujo de datos enfocado a un usuario específico. Esta precisión dirigida evita la interferencia y es mucho más eficiente, esto significa que las estaciones base podrán manejar más flujos de datos entrantes y salientes a la vez.
Así es como funciona, por ejemplo, usted está en un conjunto de edificios y está tratando de hacer una llamada telefónica, su señal rebota en los edificios circundantes y se entrecruza con otras señales de los usuarios en el área, una estación base con MIMO masivo recibe todas estas señales y realiza un seguimiento de la dirección y el momento de su llegada, luego utiliza algoritmos de procesamiento de señales para triangular exactamente de dónde proviene cada señal y traza la mejor ruta de transmisión de regreso a través del aire a cada teléfono; a veces, incluso, rebotarán paquetes de datos individuales en diferentes direcciones desde edificios u otros objetos para evitar que las señales interfieran entre sí, el resultado es un flujo de datos coherente enviado solo a usted.
Tecnología número 5: Full Dúplex.
Si alguna vez ha usado un walkie-talkie, sabe que para comunicarse tiene que turnarse para hablar y escuchar, actualmente, las estaciones base celulares tienen exactamente la misma dinámica, una antena base solo puede hacer un trabajo a la vez, ya sea para transmitir o recibir, esto se debe a un principio llamado “reciprocidad”, que es la tendencia de las ondas de radio a viajar hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la misma frecuencia.
Para comprender esto, es útil pensar en una onda radio o radiofrecuencia como un tren cargado con datos, la frecuencia es como la vía del tren y, si hay un segundo tren tratando de ir en la dirección opuesta por la misma vía, va a haber alguna interferencia. Hasta ahora la solución ha sido ya sea que el tren tome turnos de ida y vuelta o que pongan todos los trenes en diferentes vías o frecuencias.
Sin embargo, se pueden hacer las cosas mucho más eficientes, trabajando en torno a la reciprocidad; los investigadores han utilizado transistores de silicio para crear interruptores de alta velocidad que detienen el papel inverso de estas frecuencias. Es como un sistema de señalización que puede cambiar momentáneamente la ruta del tren para que pueda pasar entre ellos, lo que significa que se pueden hacer muchas más cosas en cada vía o frecuencia, mucho más rápido.
¿Qué importancia tiene todo esto para la economía mundial? ¿Por qué las empresas líderes y países más fuertes llevan una carrera para alcanzarlo primero?
Hay varias razones. Solo con las características mencionadas anteriormente ya podrás imaginarte lo beneficioso que sería tener una red de conexión prácticamente instantánea, y, para las empresas, supone un beneficio grandísimo. Prácticamente todas las industrias conocidas pueden beneficiarse por utilizar la 5g: el comercio, la comunicación, la educación, la medicina. Se estima que, a causa de ello, la región de Asia y del Pacífico se convertirán, en el 2025, en la zona del planeta que cuente con mayores despliegues de redes 5G con alrededor de 675 millones de conexiones.Los expertos de la 5G han elaborado un poco sobre sus beneficios, dicen que será la piedra angular sobre donde se erguirá la nueva economía mundial.Hoy tenemos la 4G, pero mañana tendremos realidad virtual avanzada; ciudades inteligentes; robots que utilicen las redes; vehículos autónomos; inteligencia artificial que, en cuestión de segundos, analice radiografías y diagnostique con un 99 % de probabilidad una enfermedad; además, todos estos estarán atados entre sí con el hilo resistente que es la tecnología 5G.
A medida que los teléfonos inteligentes y otros dispositivos digitales se vuelvan más modernos y las aplicaciones que se ejecuten generen más datos, la red inalámbrica que los conecte debe cambiar para mantener el veloz ritmo. Por eso, vemos que todos los gigantes de la telecomunicación están compitiendo entre sí para ver quién logra ganar la carrera.
En resumen, la 5G será el inicio de una nueva era; es la base de la cuarta revolución industrial. Supondrá un cambio gigantesco en la manera de hacer, producir y entender las cosas, en las relaciones comerciales y humanas. La 5g será maravillosa para empresas preparadas y, entre más lo entendamos, más provecho sacaremos de las nuevas oportunidades que traerá.
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