Digital Trends | 5G: la (r)evolución de las redes y tecnologías móviles

La quinta generación de redes móviles, también conocida como New Radio (NR), es la nueva evolución de estándares para redes celulares que promete principalmente tres mejoras: redes con velocidad gigabit, atención de hasta un millón de dispositivos por km² y una latencia ultra baja de un milisegundo.

La red 5G se introdujo al mercado con base en el estándar 3GPP Release 15 y posteriores. Es retrocompatible con LTE y LTE-Advanced Pro. Hasta la fecha, los estándares disponibles más recientes son Release 16 y 17, que añadieron múltiples características esperadas de la nueva red, tal como un uso mejorado de antenas Massive MIMO, Network Slicing, soporte para vehículos V2X, mayor eficiencia espectral y mejor soporte para dispositivos de la Internet de las Cosas (IoT).

Se estima que, actualmente, la industria ha declarado alrededor de 50 mil familias de patentes para la esencialidad estándar de los lanzamientos de 5G, que cubren desde la modulación de las señales, Network Slicing, la operación del Core, hasta la comunicación con dispositivos móviles de los usuarios finales. 

Actualmente, la industria se enfoca en el desarrollo del Release 18 (5G Advanced), la cual busca impulsar tendencias como IoT, Realidad Extendida (XR) y la integración de Inteligencia Artificial y Machine Learning.

En un inicio, las redes 5G llegaron en la forma de 5G non standalone (NSA) o no independientes, ya que su principal característica es que aún dependían del plano de control de las redes LTE. Si bien daban algunos de los beneficios prometidos de la nueva generación como una mayor velocidad, aún no entregaban toda la experiencia como una latencia ultra baja.

La instalación temprana de estas redes permitió a los operadores comenzar a comercializar servicios 5G con algunas de sus características, en tanto obtenían los recursos espectrales y financieros necesarios para la actualización total de sus redes celulares.

Velocidad máxima de descarga 5G

En pruebas de laboratorio, Qualcomm registró un récord de velocidad en enlace descendente de 7.5 Gbps en redes 5G Advanced mediante su módem Snapdragon X75 5G Modem-RF en el espectro sub-6 GHz, en dispositivos con una configuración de red 5G SA, con un total de 300 MHz de espectro, usando agregación de portadora 4x (4xCA) con cuatro canales TDD en una conexión de enlace descendente y modulación de amplitud en cuadratura 1024 (QAM).

En cuanto a redes comerciales, el récord lo tendría Telecom Italia (TIM), con ayuda de Qualcomm y Ericsson, que anunció la primera conexión en Europa capaz de superar permanentemente los 2 Gbps en la banda de 26 GHz (mmWave).

La velocidad se logró gracias al Askey CPE RTL0200 alimentado por un sistema Snapdragon X50 5G Modem-RF de Qualcomm.

Velocidad máxima de carga 5G

Ericsson y MediaTek anunciaron haber realizado una prueba récord de velocidad de carga de hasta 400 Mbps en bandas bajas y medias mediante agregación de portadoras de enlace ascendente (Uplink Carrier Aggregation), lo cual permitirá una mejor eficiencia en el uso del espectro para experiencias como Realidad Virtual y Extendida (VR/XR).

La velocidad de enlace ascendente récord se logró en una prueba de desarrollo de interoperabilidad en un laboratorio de Ericsson. La prueba se realizó con RAN Compute Baseband 6648 y un dispositivo móvil que utiliza el chipset 5G insignia de MediaTek, Dimensity 9200.

La combinación de Uplink Carrier Aggregation involucró un canal dúplex de 50 MHz en la banda de 2,100 MHz mediante segmentación de división de frecuencia (FDD) y un canal dúplex de 100 MHz en 3,700 MHz por división de tiempo (TDD).

Llamadas de voz mejoradas y enriquecidas

Mientras que el estándar 5G está enfocado en la transmisión de datos, el servicio de voz continúa siendo una oferta importante para los operadores móviles. En ese sentido, 5G introduce nuevas tecnologías como Voice over New Radio (VoNR), con mejoras a través de New Calling.

Entre los primeros lanzamientos se encuentra T-Mobile, en asociación con Ericsson y Nokia, que inició la oferta de VoNR sobre 5G SA en las áreas de Portland, Oregón y Salt Lake City, Estados Unidos.

Más recientemente, Huawei presentó la tecnología New Calling, que promete llamadas más nítidas, con menor latencia y sin interrupciones.

En marzo de 2020, el grupo de estandarización de tecnologías inalámbricas 3GPP completó la normalización de la tecnología de canal de datos (DC) sobre los canales de voz y vídeo, lo cual permitió la introducción de New Calling.

Al estar sobre 5G, ahora permite la integración de contenido multimedia en tiempo real durante las llamadas, por ejemplo, compartir imágenes, videos, documentos y presentaciones.

5G para dispositivos IoT

Se espera que el mercado de IoT pueda beneficiarse de las nuevas capacidades de 5G, por ejemplo, sensores para minas o campos de cultivo, donde se pueden instalar sensores de humedad o monitoreo de activos como vehículos y otras máquinas. Dadas las características de estos dispositivos, que transmiten pequeños niveles de datos o que se encienden de forma intermitente, se han desarrollado estándares específicos para una atención más eficiente por parte de las redes.

Entre estos estándares se encuentran 5G NR-Light o RedCap (Reduced Capacity).

Qualcomm Technologies presentó el módem Snapdragon X35 5G, como “el primer sistema de módem-RF 5G NR-Light del mundo”, que permitirá integrar las capacidades de la nueva red móvil en dispositivos más pequeños, menos costosos y proporcionar una mayor duración de la batería que los dispositivos de banda ancha móvil tradicionales.

Este módem se enfocará en atender casos de uso de nivel medio, a la vez que brindará a los fabricantes una opción de transición a largo plazo para reemplazar los dispositivos LTE CAT4+, para acelerar la adopción de servicios 5G.

Por su parte, Ericsson presentó avances en RedCap para redes 5G SA, que permite cerrar la brecha de capacidad y complejidad entre los usos de Área Amplia de Baja Potencia (LPWA) y Comunicaciones Ultra Confiables de Baja Latencia (URLLC).

Según la compañía, RedCap permitirá integrar capacidades en rendimiento, duración de batería, complejidad y densidad de dispositivos requeridas para potenciar de manera rentable diversos casos de uso que no siempre necesitan la capacidad de alto rendimiento del 5G actual. Esta solución estaría disponible comercialmente en noviembre de 2023.

5G FWA

Hasta el momento, la aplicación de Acceso Fijo-Inalámbrico (FWA) se ha convertido en el uso más exitoso de redes 5G. Esta tecnología ha permitido a los operadores ofrecer una experiencia similar de redes fijas a los hogares (velocidad, estabilidad, capacidad, etc.), sin tener que enfrentar los altos costos y complejidad de instalación que representa una red de fibra óptica de última milla.

FWA ha crecido en los últimos años, con más de 160 operadores en el mundo que han lanzado servicios de FWA en más de 90 países. 5G FWA ofrece velocidades de descarga de hasta 2 Gbps y una latencia extremadamente baja, lo cual permite una experiencia de usuario fluida y sin interrupciones.

Network Slicing: nuevos servicios especializados

Múltiples fabricantes de equipo de telecomunicaciones se han enfocado en impulsar la oferta de Network Slicing o Segmentación de Red, que ayudará a los operadores a acelerar la oferta de servicios especializados para las industrias y cumplir con los requerimientos esperados en calidad, velocidad y latencia.

Nokia y Ericsson han anunciado, cada una por separado, pruebas para introducir segmentación de redes en dispositivos Android, lo cual permitiría a los usuarios comprar y activar segmentos de red bajo demanda de su operador, por ejemplo, para obtener una mejor latencia en un juego o más velocidad de descarga en streaming, dando una mejor experiencia a los usuarios y más oportunidades de monetizar 5G a los operadores.

Mención especial: Open Gateway

Detrás del despliegue de redes 5G se encuentra un proceso de digitalización de la infraestructura que conforman las redes públicas de telecomunicaciones mediante la adopción de funciones virtualizadas (NFV), arquitecturas e interfaces abiertas y estándar, redes definidas por software (SDN), 5G, Edge Computing y la Nube híbrida para red.

Este conjunto de tecnologías no sólo permite la adición de nuevas capacidades a las redes, sino también la adopción de una arquitectura abierta que permita exponer dichas capacidades a desarrolladores –diferentes del operador– para la formación de nuevas ofertas de servicios.

En el pasado MWC 2023 celebrado en Barcelona, la GSMA anunció el lanzamiento de la iniciativa Open Gateway, la cual se compone de un marco de interfaces programables de aplicaciones (API) diseñado para proporcionar acceso universal a las redes de operadores para los desarrolladores, que hasta ahora ha atraído el apoyo de 26 operadores.

La asociación industrial aseguró que representa un cambio de paradigma para la industria hacia la formación de lo que bautizó como Earth Computing, una mayor integración de la infraestructura de telecomunicaciones que, en colaboración con Cloud Computing, permitiría potenciar nuevos servicios para ciberseguridad, facturación, identidad, ubicación o calidad, entre otros.

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