EXPLICANDO EL 5G - How 5G Works

 

 

¿QUÉ; ES 5G?
¿QUÉ POSIBILITARÁ EL5G?
¿CUÁNDO ESTARÁ LISTO EL 5G?
¿CUÁLES SERÁN LAS PRIMERAS APLICACIONES PARA EL 5G?
¿QUÉ OFRECERÁN LOS DISPOSITIVOS 5G?
¿CUÁNDO ESTARÁN DISPONIBLES LOS DISPOSITIVOS 5G?
¿CÓMO FUNCIONA EL RED 5G?
5G FUNCIONANDO CON 4G
¿CÓMO PROPORCIONA EL 5G CONEXIÓN CONTÍNUA, MAYOR CAPACIDAD, MAYOR VELOCIDAD Y TIEMPOS DE RESPUESTA?
5G Spectrum
Massive MIMO and beam steering antennas
5G delivering lower latency 
5G Resources and links


 

​Explicando el 5G ¿QUÉ ES EL 5G?

5G es la 5a generación de redes móviles, una evolución significativa de las actuales redes 4G LTE.
Se está diseñando la red 5G para atender al enorme crecimiento de datos y conectividad de la sociedad moderna actual, la internet de las cosas con millones de dispositivos conectados y las innovaciones del mañana. 
5G operará, inicialmente, de forma conjunta con la red 4G existente, antes de evolucionar hacia redes totalmente autónomas, en lanzamientos sucesivos y con expansiones de cobertura.


Además, para entregar conexiones más rápidas y de mayor capacidad, una muy importante ventaja del 5G es el rápido tiempo de respuesta conocido como latencia.
Latencia es el tiempo que tardan los dispositivos para responderse mutuamente a través de la red inalámbrica. Las redes 3G tienen un tiempo de respuesta típico de 100 milisegundos, la 4G tarda alrededor de 30 milisegundos y el tiempo de respuesta de la 5G será tan bajo como 1 milisegundo.  Esto es virtualmente instantáneo, dando acceso a un nuevo mundo de aplicaciones conectadas.

5G utiliza energía de ondas de radio o radio frecuencia (RF) para transmitir y recibir voz y datos conectando así nuestra comunidad.

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Hay tres categorías principales de casos para el uso de 5G:  

  1. Comunicaciones Masivas de máquina a máquina – Comunicaciones Masivas de máquina a máquina
    también llamadas el Internet de las Cosas (IoT) que implica conectar a miles de millones de dispositivos, sin intervención humana, a una escala nunca antes vista. Esto tiene el potencial de revolucionar los procesos y las aplicaciones de la industria moderna e inclusive de la agricultura, de la manufactura y del negocio de las comunicaciones.
        
  2. Comunicaciones de baja latencia ultra-confiables – las tareas fundamentales incluyen el control en tiempo real de los dispositivos, robótica industrial, comunicaciones entre vehículos y sistemas de seguridad, conducción autónoma de vehículos y redes de transporte más seguras. Las comunicaciones de baja latencia también permiten acceder a un nuevo mundo en el que las atenciones médicas, los procedimientos y tratamientos remotos sean todos posibles..
        
  3. Banda ancha móvil mejorada – proporciona una velocidad significativamente mayor en la transferencia de datos y una mayor capacidad, manteniendo conectado al mundo.  Las nuevas aplicaciones incluirán el acceso a redes fijas inalámbricas de Internet para los hogares, aplicaciones para la transmisión en exteriores, sin la necesidad de camionetas de transmisión y mayor conectividad para las personas que están en movimiento. .
        

Para las comunidades, a 5G permitirá la conexión de miles de millones de dispositivos para nuestras ciudades inteligentes, escuelas inteligentes y hogares inteligente, vehículos inteligentes y más seguros, mejoras en los servicios de salud y en la educación, y proporcionará un lugar para vivir más seguro y eficiente.

Para los negocios y la industria, la 5G y la IoT proporcionarán una riqueza de datos tal que les permitirá ganar introspección en sus operaciones como nunca antes. Los negocios realizarán operaciones y tomarán decisiones en función de los datos, habrá innovaciones en la agricultura, así como granjas y manufacturas inteligentes, allanando el camino para ahorrar costos, mejorar la experiencia del cliente y el crecimiento en el largo plazo.

Tecnologías Nuevas y Emergentes tales como realidad virtual y aumentada estarán al alcance de todos.  La realidad virtual proporciona experiencias conectadas que no eran posibles anteriormente. Con 5G y Realidad Virtual usted podrá viajar a su ciudad favorita, ver un partido de futbol en vivo, con la sensación de estar en campo de juego, o inclusive podrá inspeccionar propiedades y caminar a través de una nueva casa, todo ello desde la comodidad de su sillón.  

5G nos mantendrá conectados en las ciudades, los hogares y las escuelas inteligentes del futuro y ofrecerá oportunidades que ni siquiera nos hemos imaginado aún.


La 5G Móvil de Banda Ancha mejorada y el IdC revolucionarán la agricultura y la actividad agropecuaria

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¿CUANDO ESTARÁ LISTA LA RED 5G?

5G está siendo desarrollado y probando actualmente y estará lista para su lanzamiento a partir del 2020.
La disponibilidad generalizada de los servicios de 5G, se espera para 2025.

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¿Cuáles serán las primera aplicaciones para la 5G?

El acceso inalámbrico fijo, para los hogares y los servicios de banda ancha móvil mejorada, serán probablemente las primeras aplicaciones que utilicen nuevos módems 5G de acceso inalámbrico y puntos de acceso.

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¿Qué ofrecerán los dispositivos 5G?

Los primeros beneficios de los dispositivos 5G serán el acceso significativamente más veloz a los datos, la descarga y la transmisión continua de contenidos (streaming). Además, los dispositivos 5G tendrán una mayor capacidad de procesamiento y usarán la baja latencia.  Esto significa que los dispositivos gozarán de conexiones a la red virtualmente instantáneas, así como de mayor conectividad al estar en movimiento, debido al uso de antenas inteligentes que direccionan el haz (bean)..
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¿Cuándo estarán disponibles los dispositivos 5G?

Se espera que los móviles de mano con conectividad 3G, 4G y 5G estén disponibles en el período 2020 – 2021 y la baja latencia y las aplicaciones 5G generalizadas maquina a máquina serán desarrolladas en los próximos años.

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H¿Cómo funciona la red 5G ?

La mayoría de los operadores integrará, en un primer momento, las redes 5G con las existentes de 4G para asegurar continuidad en la conexión. Una red móvil consta de dos componentes importantes, la “Red de Acceso por Radio” y la “Red Principal”. 

Ejemplo de servidor local en una red 5G que proporciona conexiones más veloces y bajos tiempos de respuesta.

La Red de Acceso por Radio – consta de varios tipos de instalaciones que incluyen: pequeñas celdas, torres, mástiles y sistemas dedicados en el hogar y en edificios que conectan a usuarios móviles y dispositivos inalámbricos con la red principal.
Las pequeñas celdas serán una característica importante de la red 5G, especialmente, a las nuevas frecuencias de onda milimétricas (mmWave), frecuencias en las que el rango de conexión es muy corto.  Para proporcionar una conexión continua, se distribuirán pequeñas celdas agrupadas en racimos dependiendo del lugar en el que los usuarios requieran de conexión, esto complementará la red macro que provee cobertura de red de área amplia.
Las Macroceldas 5G usarán antenas MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) con múltiples elementos o conexiones para enviar y recibir más datos simultáneamente.   El beneficio para los usuarios es que más personas pueden conectarse simultáneamente a la red, manteniendo alta velocidad de transferencia.  Las antenas MIMO son conocidas a menudo como ‘MIMO masivas’ debido al gran número de antenas de múltiples elementos y conexiones, a pesar de que el tamaño físico es similar al de las antenas existentes en las estaciones base 3G y 4G.


La Red Principal – es la red móvil de comunicaciones y de datos que administra todas las conexiones móviles de voz, datos e Internet.  En el caso de 5G, se está rediseñando la ‘red principal’ para una mayor integración con el Internet y los servicios con base en la nube e incluirá servidores distribuidos a lo largo de la red (reduciendo la latencia) con el fin de mejorar, los tiempos de respuesta.
Muchas de las características avanzadas de la 5G, que incluyen la virtualización de las funciones de la red y la fragmentación de la red para diferentes aplicaciones y servicios, serán administradas desde la central. 
La ilustración que se muestra a continuación presenta ejemplos de servidores de nube local que proveen de contenidos a los usuarios de manera más rápida (ver películas en línea por transmisión continua) y de aplicaciones de baja latencia, como es el caso de los sistemas de prevención de colisión para vehículos.


Example of a local server in a 5G network providing faster connection and lower response times

Fraccionamiento de la Red – posibilita una forma inteligente de segmentar la red para una industria, negocio o aplicación determinada.  Por ejemplo: los servicios de emergencia pueden operar en un segmento de red independientemente de otros usuarios.
Virtualización de las Funciones de la Red – i(NVF en inglés) – es la habilidad para iniciar funciones de red en tiempo real, en cualquier ubicación deseada dentro de la plataforma del operador en la nube. Las funciones de red que solían correr en un hardware dedicado, por ejemplo: un firewall y encriptado en las instalaciones de una empresa puede ahora operar en un programa en una máquina virtual. NVF es crucial para permitir rápida eficiencia y agilidad para soportar nuevas aplicaciones de negocios y es una importante tecnología un núcleo 5G.


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IntegraciÓn de 5G con 4G

Cuando se establece una conexión 5G, el equipo del usuario (o el dispositivo) se conectará a las dos redes, a la 4G para proporcionar el control de la señalización y a la 5G para ayudar a proveer de la conexión veloz de datos, sumándose así a la capacidad de la red 4G existente.  
Donde hay cobertura limitada de 5G, los datos son transportados, de la misma manera que hoy, por la red 4G proveyendo así de una conexión continua. Es, esencialmente, con este diseño que la red 5G estará complementando a la red 4G existente.

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¿Cómo proporciona la red 5G conexión continua, mayor capacidad y  mayor velocidad y tiempo de respuesta?

Mejor conexión – siempre conectado

Las redes 5G están diseñadas para funcionar en conjunción con las redes 4G usando una gama de macroceldas, celdas pequeñas y sistemas dedicados en edificios.  Las celdas pequeñas son mini estaciones base diseñadas para coberturas muy localizadas, típicamente de 10 metros a algunos cientos de metros, que proveen de cobertura de campo para una gran red macro.  Las celdas pequeñas son esenciales para las redes 5G, ya que las frecuencias de onda milimétricas (mmWave) tienen un rango de conexión muy corto.

 

Espectro aumentado – mayor capacidad, más usuarios y mas alta velocidad.

Se proponen frecuencias de banda iniciales para 5G de alrededor de 600-700 MHz, 3-4 GHz, 26-28 GHz y 38-42 GHz que agregarán significativamente una mayor capacidad en comparación con las actuales tecnologías móviles.  El espectro adicional y la mayor capacidad permitirá que haya más usuarios, más datos y conexiones más veloces. También se espera que, en el futuro, haya una reutilización del espectro de banda baja para la 5G, a medida que el uso de las redes heredadas decaiga, para soportar nuevos usos. 
El aumento del espectro, por encima de 30 GHz, en la banda de onda milimétrica (mmWave), proveerá de cobertura localizada, pues sólo operan sobre líneas de corta distancia, con alcance de visibilidad. Los futuros desarrollos de redes 5G, posiblemente, usen frecuencias de onda milimétrica (mmW) en bandas de hasta 86 GHz.


El Espectro 5G muestra el rango de radiofrecuencia de 3 a 100 GHz con nuevas bandas 5G.

Other radio services (TV, Wi-Fi, Fixed links & Satellite) are shown for reference.  Additional information on the Electromagnetic Spectrum is available here 

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MIMO Masivo

Estación base multielementos – mayor capacidad, múltiples usuarios, datos a mayor velocidad

 

La red 5G usará antenas MIMO “masivas” (múltiples entradas, múltiples salidas) con multielementos o que permiten múltiples conexiones para enviar y recibir más datos simultáneamente. El beneficio para los usuarios consiste en que más personas pueden conectarse simultáneamente a la red, manteniendo un alto rendimiento. 
La dimensión física total de las antenas 5G MIMO masivas, será similar a las de 4G, sin embargo, con una frecuencia más alta, el tamaño de la antena individual es menor permitiendo más elementos (por encima de los 100) en el mismo espacio físico.  
Los equipos de los usuarios 5G que comprenden a los teléfonos móviles y dispositivos también tendrán antenas con tecnología MIMO incorporadas en el dispositivo, para captar las frecuencias de onda milimétrica. 


Estación base sectorial 4G y estación base 5G con con una nueva antena MIMO masiva multielemento orientable.  Se espera que el tamaño físico total de la estación base de la antena 5G sea similar al de la estación base  de la antena 4G.

MIMO – Direccionamiento del haz 
El Direccionamiento del haz es una tecnología que permite a las antenas MIMO Masivas de las estaciones base, direccionar la radioseñal hacia los usuarios y hacia los dispositivos, en lugar de emitir haces en todas direcciones.  La tecnología de direccionamiento de haz usa avanzados algoritmos para el procesamiento de señal, con el fin de determinar el mejor recorrido para que la radioseñal llegue al usuario. Esto aumenta la eficiencia ya que reduce la interferencia (radioseñales no deseadas).


Antena MIMO Masiva avanzada con direccionador de haz que optimiza la Frecuencia Electromagnética FEM y aumenta la eficiencia

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Baja latencia – tiempos de respuesta más veloces

La baja latencia con 5G se ha alcanzado gracias a los significativos avances en 
la tecnología de los dispositivos móviles y en la arquitectura de la red móvil.

Tecnología Tiempo de Respuestas
(milisegundos)
Sistemas 4G - LTE 20-30 ms
Banda ancha móvil mejorada 5G 4-5 ms
Sistemas 5G - URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications) 1 ms

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Dispositivos 5G (Equipos de usuarios)
Tecnología mejorada y mayor capacidad de procesamiento en los Equipos del Usuario y en los dispositivos son los principales aportes para acelerar los tiempos de respuesta.  A medida que el conjunto de chips se vuelve más avanzado, se puede procesar datos a mayor velocidad y reducir el tiempo de respuesta llamado de latencia.

Red 5G – Arquitectura de Red Móvil 
Se requieren cambios significativos tanto en la Red Principal (Core) como Redes de Acceso Radioeléctrico (RAN) para entregar baja latencia. 

Cambios en la Red Principal
Con la red principal rediseñada, la señalización y los servidores distribuidos en la red, una característica clave es acercar más el contenido al usuario final y reducir el recorrido entre dispositivos para las aplicaciones críticas.

Buenos ejemplos son: servicios de video bajo demanda, por transmisión continua, en los que es posible almacenar una copia o “cache” de contenido popular, en servidores locales, de modo que el tiempo de acceso es más rápido.

Cambios en la Red de Acceso de Radio
Para alcanzar baja latencia, La Red de Acceso de Radio (RAN) necesitará que se la reconfigure de tal manera que se vuelva sumamente flexible y que su software se configure de manera tal que pueda soportar características tan diferentes de los tipos de servicios que el sistema 5G pretende ofrecer.
Baja latencia y alta fiabilidad en la interfaz aérea requieren de nuevas técnicas radioeléctricas para minimizar el tiempo de demora a lo largo de la radiofrecuencia dentro de unos pocos intervalos de transmisión (TTIs) junto con una mayor robustez y mejoras en el encriptado para alcanzar un alto nivel de confiabilidad (por ejemplo: se demora o se pierde un mensaje de cada mil millones).
La implementación de una Red de Acceso Radioeléctrico (RAN) virtual, dinámica y configurable, no sólo permite que la misma opere a una muy baja latencia con alto rendimiento, sino que también permite a la red móvil ajustarse a los cambios en el tráfico de red, a las fallas de la red y a los nuevos requerimientos topológicos. 
¿Qué será reconfigurado?  La nueva arquitectura existirá como una Red de Acceso Radioeléctrico RAN dividida 4G/5G en la que el plano de Usuario (5G) y el plano de control (4G) están separados.  Esto requiere la separación del hardware de uso general del hardware de red especial. La funcionalidad del hardware de uso general (nodos) es apta para la virtualización de las funciones de red (NFV), mientras que el hardware especializado de la Red de Acceso Radioeléctrico RAN pasará a ser dinámicamente configurable.

5G Resorces and Links

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