As redes celulares sem fio são hoje um dos principais impulsionadores da engrenagem social; comunicação, entretenimento, educação, trabalho e milhares de coisas que desconhecemos evoluíram devido à conectividade que nos foi permitida. Se há algo que nos coloca à frente de uma nova evolução nas redes celulares, é a tecnologia 5G, a quinta geração de redes móveis sem fio.
Mas, qual foi a evolução das redes sem fio?
A 1G foi a primeira geração de redes móveis, possibilitando chamadas telefônicas fora de nossas casas.
A 2G incorporou o serviço de mensagens de texto SMS.
A 3G incorporou a navegação na internet.
A 4G incorporou alta velocidade e qualidade na navegação.
O sistema 5G será percebido em nossos celulares, casas, carros, locais de trabalho e ao redor da cidade.
O download de dados, streaming e a experiência de navegação ocorrerão literalmente sem qualquer atraso.
Os veículos se comunicarão entre si para retroalimentação, evitando colisões, melhorando rotas; uma realidade virtual sem restrições finalmente poderá ser alcançada com resposta em tempo real; sem mencionar os benefícios industriais, como cirurgias remotas, automação de processos produtivos e milhões de dispositivos, todos conectados e capazes de enviar e receber sinais. Bem-vindos ao mundo do 5G.
Tecnologia número 1: Latência e velocidade.
A latência é a diferença entre enviar uma instrução e obter uma resposta, entre a ação do usuário e a reação da rede.
Atualmente, a latência média em redes 4G é de 50 milissegundos; a tecnologia de "comunicação de baixa latência ultraconfiável" permitirá uma média de 1 milissegundo, proporcionando aplicações de multimídia, entretenimento, virtualização, autonomia e serviço em tempo real.
Para algumas aplicações atuais, uma latência de 100, 90 ou 50 milissegundos não é um problema, inclusive, o usuário provavelmente nem nota, mas, para outras, é realmente uma barreira; falamos das aplicações que seriam possíveis hoje, se apenas a latência pudesse diminuir para 20 milissegundos ou menos. Como a 5G pode nos proporcionar essa baixa latência, todas essas aplicações, de repente, se tornam possíveis. Se um atraso ao assistir a um filme por streaming já é irritante, em um veículo autônomo, uma latência de 50 milissegundos a 40 km/h significa uma diferença de 5 metros ao virar, pode significar a diferença entre a vida e a morte..
Agora, como os operadores conseguem essa baixa latência? O mais importante é a virtualização do núcleo da rede, permitindo que o operador implante hardware padrão menor e de baixo custo, então, em vez de 3 ou 4 nós de rede em todo o país, pode haver centenas. E, quando usado por meio de software, há muitos benefícios, a rede se torna configurável de maneira rápida e remota, para que o operador possa otimizar o serviço para casos de demandas específicas..
O fato de esses nós de rede virtualizados de baixo custo poderem ser descentralizados tem um efeito positivo direto na latência, ao estar mais próximo do usuário final.
Atualmente, a velocidade máxima de uma rede 4G é de 1 Gbps e a média é de 71 Mbps. No 5G, a velocidade máxima é de 20 Gbps e a média é de 1,4 Gbps, o que representa um aumento de 10 a 20 vezes. Imagine baixar um filme HD completo em menos de 10 segundos e a incrível variedade de aplicativos que a alta velocidade permitirá desenvolver.
Tecnologia número 2: Ondas milimétricas e redes de células pequenas..
Nossos telefones e dispositivos eletrônicos inteligentes usam frequências muito específicas no espectro de radiofrequência, geralmente abaixo de seis gigahertz, mas essas frequências estão começando a ficar cada vez mais saturadas. Os operadores só podem espremer uma quantidade determinada de bits de dados na mesma quantidade de espectro de radiofrequência.
À medida que mais dispositivos são conectados, começaremos a ver um serviço mais lento e mais conexões perdidas. A solução é abrir e utilizar novos espaços de radiofrequência
Os pesquisadores estão experimentando a transmissão em ondas milimétricas mais curtas, que estão entre 30 e 300 gigahertz. Esta seção do espectro não foi usada antes para dispositivos móveis e nos abre mais largura de banda para todos. Mas há um "pequeno grande problema", as ondas milimétricas não podem viajar bem a distâncias médias ou longas, através de edifícios ou outros obstáculos, e tendem a ser absorvidas por plantas e chuva. Para contornar esse problema, é necessário implantar uma tecnologia chamada "redes de células pequenas".”.
As redes sem fio atuais dependem de grandes torres celulares de alta potência para transmitir seus sinais a longas distâncias, mas lembre-se de que as ondas milimétricas de alta frequência têm mais dificuldades em atravessar obstáculos; o que significa que, se você se mover atrás de um obstáculo, o sinal será perdido.
O problema é resolvido usando milhares de mini estações base de baixa potência, que estariam muito mais próximas umas das outras do que as torres tradicionais, formando uma espécie de equipe de retransmissão para emitir sinais ao redor de obstáculos; isso seria especialmente útil nas cidades, já que um usuário se move atrás de um obstáculo e seu smartphone mudaria automaticamente para uma nova estação base com melhor alcance de seu dispositivo, permitindo manter a conexão.
Esse desdobramento de novas mini estações base significa um investimento em infraestrutura de trilhões de dólares em todo o mundo para operadoras e provedores de serviços.
Tecnologia número 3: MIMO Massivo
MIMO significa entrada múltipla, saída múltipla. As estações base 4G de hoje usam a tecnologia MIMO e têm cerca de uma dúzia de portas para antenas que lidam com todo o tráfego celular, mas as estações base com MIMO massivo poderão suportar cerca de cem portas, ou seja, ter grandes quantidades de antenas simultâneas para aumentar a capacidade de comunicação e aumentar a capacidade das redes atuais em um fator de 22 ou mais.
O MIMO massivo e a grande quantidade de antenas trarão também suas próprias complicações. O problema é que as mensagens geradas em todas as direções causarão uma grande quantidade de interferências e erros durante a transmissão.
Tecnologia Número 4: Beamforming
Beamforming permite uma comunicação direcionada; é um sistema de sinalização de tráfego para sinais celulares; não transmite em todas as direções, mas permite que uma estação base envie um fluxo de dados direcionado a um usuário específico. Essa precisão direcionada evita a interferência e é muito mais eficiente, o que significa que as estações base poderão lidar com mais fluxos de dados de entrada e saída ao mesmo tempo..
É assim que funciona, por exemplo: você está em um conjunto de edifícios e está tentando fazer uma chamada telefônica, seu sinal ricocheteia nos edifícios circundantes e se cruza com outros sinais dos usuários na área, uma estação base com MIMO massivo recebe todos esses sinais e rastreia a direção e o momento de sua chegada, em seguida, usa algoritmos de processamento de sinais para triangular exatamente de onde vem cada sinal e traça a melhor rota de transmissão de volta pelo ar para cada telefone; às vezes, até mesmo pacotes de dados individuais ricocheteiam em direções diferentes de edifícios ou outros objetos para evitar que os sinais interfiram entre si, o resultado é um fluxo de dados coeso enviado apenas para você..
Tecnologia número 5: Full Dúplex
Se você já usou um walkie-talkie, sabe que, para se comunicar, precisa se revezar entre falar e ouvir. Atualmente, as estações base celulares têm exatamente a mesma dinâmica, uma estação base só pode fazer um trabalho por vez, seja para transmitir ou receber, isso se deve a um princípio chamado "reciprocidade", que é a tendência das ondas de rádio a viajar para frente e para trás ao longo da mesma frequência.
Para entender isso, é útil pensar em uma onda de rádio ou radiofrequência como um trem carregado de dados, a frequência é como a via do trem e, se houver um segundo trem tentando ir na direção oposta pela mesma via, haverá alguma interferência. Até agora, a solução tem sido fazer com que o trem se reveze de ida e volta ou colocar todos os trens em vias ou frequências diferente
No entanto, as coisas podem ser feitas de maneira muito mais eficiente, contornando a reciprocidade; os pesquisadores têm usado transistores de silício para criar interruptores de alta velocidade que interrompem o papel inverso dessas frequências. É como um sistema de sinalização que pode mudar momentaneamente a rota do trem para que ele possa passar entre eles, o que significa que muitas mais coisas podem ser feitas em cada via ou frequência, muito mais rápido.
Qual é a importância de tudo isso para a economia mundial? Por que as principais empresas e os países mais fortes estão disputando para alcançá-lo primeiro?
Há várias razões. Apenas com as características mencionadas anteriormente, você pode imaginar o quão benéfico seria ter uma rede de conexão praticamente instantânea, e, para as empresas, isso representa um benefício enorme. Praticamente todas as indústrias conhecidas podem se beneficiar ao usar o 5G: comércio, comunicação, educação, medicina. Estima-se que, como resultado disso, a região da Ásia-Pacífico se torne, em 2025, a área do planeta com os maiores desdobramentos de redes 5G, com cerca de 675 milhões de conexões..Os especialistas em 5G elaboraram um pouco sobre seus benefícios, dizem que será a pedra angular sobre a qual a nova economia mundial se erguerá Hoje temos o 4G, mas amanhã teremos realidade virtual avançada; cidades inteligentes; robôs que usam as redes; veículos autônomos; inteligência artificial que, em questão de segundos, analisa radiografias e diagnostica com 99% de probabilidade uma doença; além disso, todos esses estarão interligados pelo fio resistente que é a tecnologia 5G.
AÀ medida que os smartphones e outros dispositivos digitais se tornam mais modernos e as aplicações que executam geram mais dados, a rede sem fio que os conecta deve mudar para manter o ritmo acelerado. Por isso, vemos que todos os gigantes das telecomunicações estão competindo entre si para ver quem consegue vencer a corrida.
Em resumo, a 5G será o início de uma nova era; é a base da quarta revolução industrial. Representará uma mudança gigantesca na forma de fazer, produzir e compreender as coisas, nas relações comerciais e humanas. A 5G será maravilhosa para empresas preparadas e, quanto mais compreendermos, mais proveito tiraremos das novas oportunidades que ela trará.
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