Pruebas y rendimiento de las redes 5G

Nuevos adelantos como los coches autónomos, el “Internet de las cosas” (IoT) y la realidad virtual están impulsando un nuevo cambio de paradigma. Por su parte, la tecnología 5G constituirá la mejora exponencial en términos de ancho de banda y reducción de latencia que dinamitará estos avances.

La gente demanda el máximo rendimiento en lo que respecta a la tecnología inalámbrica. Los nuevos avances en la tecnología 5G permiten velocidades hasta 100 veces más rápidas que las conexiones móviles actuales y una latencia dentro de un rango de 1 milisegundo, por lo que la tecnología 5G superará incluso las capacidades actuales de la fibra óptica física. Para permitir una transición óptima, se están desarrollando y perfeccionando las prácticas de pruebas de la tecnología 5G para garantizar el rendimiento uniforme que demandan los usuarios finales. El software, las herramientas y los protocolos colectivos, así como las prácticas necesarias para todas las fases de implementación de la tecnología 5G constituyen la base del campo de pruebas de esta tecnología emergente.

Las pruebas de las redes 5G van más allá de comprobar las rapidísimas velocidades de descarga, la latencia extremadamente baja y la amplia densidad de cobertura. Las soluciones para pruebas de la tecnología 5G sencillas y de extremo a extremo están desempeñando un papel vital en el desarrollo, la implementación y la excelencia operativa de las redes 5G emergentes. La experiencia y los conocimientos técnicos incomparables de VIAVI en torno a la automatización del proceso de pruebas que abarcan desde el laboratorio hasta el campo están dando paso a una mejor visibilidad, plazos de comercialización menores y mejores fuentes de ingresos de la tecnología 5G.

Todos los grandes cambios requieren compromiso, y el rendimiento de la tecnología 5G no es una excepción. Los nuevos elementos arquitectónicos que definen la tecnología 5G ponen a prueba los desafíos técnicos y la complejidad, en sintonía con el nivel de innovación de la tecnología 5G New Radio. VIAVI es una empresa que está al frente de las pruebas del protocolo 5G, y ha creado una selección de dispositivos y equipos basados en la nube, servicios automatizados de software y soluciones para pruebas de redes 5G exhaustivas y completamente integradas. Para los desarrolladores, los operadores y sus socios, este compromiso con el rendimiento y el servicio de la tecnología 5G se ha traducido en implementaciones exitosas y la garantía de redes 5G sostenibles.

Siga leyendo para descubrir cómo la importancia y los desafíos de las pruebas de las redes 5G prevalecen en todas las fases de implementación.

Por qué son importantes las pruebas de la tecnología 5G

Las pruebas de la tecnología 5G se han convertido en un impulsor crítico del potencial de esta tecnología. Las soluciones para pruebas se han adaptado rápidamente a casos prácticos complejos y avances arquitectónicos completos que abarcan al mismo tiempo elementos de redes de fibra óptica, RAN, de transporte y centrales. Esto ha requerido una tecnología avanzada de emulación y verificación en el laboratorio de pruebas de las redes 5G que se pueda ampliar a una implementación completa de la tecnología 5G en campo.

Las redes de fibra óptica 5G se enfrentan al desafío de responder a la demanda de las redes fronthaul y backhaul, con requisitos superiores de velocidad, ancho de banda, confiabilidad y sincronización, mientras que la virtualización de las funciones de red (NFV) y la informática perimetral introducen más obstáculos de visibilidad. Esta convergencia de elementos de sistema dinámicos hacen de las plataformas de inteligencia en tiempo real y automatizadas otro pilar importante para las pruebas y la optimización del rendimiento de las redes 5G que resulta necesario para implementar su solución 5G.

  • New Radio (NR)
    5G New Radio

    La denominación 5G NR hace referencia al nuevo estándar inalámbrico basado en la OFDM que sustituirá a la tecnología LTE como el estándar de facto para la tecnología 5G. El proyecto 3GPP (del inglés 3rd Generation Partnership Project, proyecto de asociación de tercera generación) lanzó el estándar NR preliminar en diciembre de 2017. El espectro NR incluirá frecuencias de menos de 6 GHz hasta 100 GHz. Gran parte de este amplio espectro consistirá en el espacio que ha quedado libre al retirar las tecnologías 2G y 3G, y las bandas de frecuencias de PCS para la banda de menos de 6 GHz. La primera aplicación que se debe abordar y estandarizar es la banda ancha móvil. Las capacidades adicionales, como las comunicaciones masivas entre máquinas (MMTC) y las comunicaciones de latencia baja ultraconfiable (URLLC), se implementarán después.

    La tecnología 5G NR está impulsando un nuevo paradigma en la metodología de las pruebas de las redes 5G. Se requiere un nivel muy alto de sofisticación para comprobar el seguimiento y la adquisición del haz a frecuencias más altas con la adición de canales más complejos. La arquitectura flexible de las redes RAN 5G produce un número exponencialmente mayor de casos prácticos y configuraciones diversas de redes de fibra óptica. Al mismo tiempo, la coexistencia con la tecnología 4G en el modo no independiente crea problemas de interferencias y entrega, que se deben también emular, someter a pruebas y verificar, y monitorizar por medio de innovadoras prácticas de pruebas para redes 5G.  

  • Onda milimétrica

    El espectro de frecuencias superaltas que incluye el límite superior de 100 GHz definido por el estándar NR se conoce como onda milimétrica. La gran cantidad de ancho de banda disponible en cientos de MHz a una frecuencia superior se traduce en una velocidad mayor; el rango milimétrico, establecido entre 24 GHz y 100 GHz, constituye un elemento básico de las pruebas y la implementación de la tecnología 5G. Aunque la velocidad es más rápida, el rango es mucho más corto, y los obstáculos, como los edificios y las paredes, mitigan la señal, mientras que las frecuencias más bajas pueden atravesarlos. Estas frecuencias más altas y los anchos de banda de canal superiores necesitan soluciones de pruebas con un rango dinámico y una relación señal-ruido (SNR) mejorados para demodular las señales en la onda milimétrica de forma precisa.

  • Tecnología MIMO masiva

    El término MIMO (del inglés Multiple input, multiple output, múltiple entrada, múltiple salida) hace referencia a la tecnología de antena que se puede utilizar para aumentar la velocidad de transferencia de datos (multiplexación espacial) en lugar de mejorar su solidez. Cuando un sistema incorpora un número mucho mayor de antenas de radio dispuestas por grupos en torres celulares, se conoce como sistema MIMO masivo. A altas frecuencias, las longitudes de onda de radio son tan pequeñas que se puede integrar un conjunto grande de antenas en un espacio mucho menor capaz de permitir el funcionamiento de la tecnología MIMO masiva.

    La tecnología MIMO masiva puede evitar algunos de los inconvenientes asociados a la onda milimétrica al realizar transmisiones de datos en paralelo y permitir que el dispositivo los reconstruya en un solo mensaje. La eliminación de los puertos de conexión y la densidad de los grupos de antenas de la tecnología MIMO masiva han desterrado las pruebas tradicionales con cables y han marcado el inicio de nuevos estándares para las pruebas por radio (OTA, del inglés over-the-air).

    Esta funcionalidad avanzada ha hecho que los requisitos de pruebas de sincronización para los grupos de antenas de la tecnología MIMO 5G constituyan el tipo de pruebas más exigentes (A+). Las pruebas en nodos de red de transporte fronthaul (FTN) con el sistema MTS-5800-100G pueden validar de manera eficaz los requisitos de sincronización al realizar mediciones de capacidad, retardo y fluctuación de paquetes.

  • Conformación de haces

    Otra tecnología avanzada que resulta básica para el éxito de las pruebas y la implementación de la tecnología 5G es la conformación de haces. Con este método, se emplea un algoritmo para centrar las señales inalámbricas en un haz dirigido. De esta manera, se evitan los obstáculos que interfieren con las transmisiones de alta frecuencia y se pueden también orientar de forma estratégica las transmisiones directamente al usuario final.

    El uso de la tecnología MIMO masiva mejorará aún más esta personalización por medio de la propagación de conjuntos dinámicos que incluye 256 antenas independientes o más. La validación de estas configuraciones de antenas activas junto con el rendimiento de los canales requiere una solución innovadora de pruebas de estaciones base 5G. La solución CellAdvisor 5G verifica y monitoriza la estabilidad de los canales, la calidad de la modulación y el identificador de celda a partir de ensayos de campo controlados por medio de implementaciones a gran escala de la tecnología 5G.

  • Segmentación de redes

    El concepto de segmentación de redes se refiere al empleo inteligente de secciones del espectro según las necesidades específicas del dispositivo o la aplicación en cuestión. Por ejemplo, un coche autónomo puede requerir una latencia extremadamente baja para un funcionamiento seguro, mientras que las aplicaciones del IoT pueden abarcar un elevado número de dispositivos con una demanda de capacidad muy baja. La red móvil configurará hábilmente los recursos para optimizar el flujo del tráfico y el uso de los mismos.

    La verificación del rendimiento de diversos elementos virtuales de las redes 5G en el mundo real se puede ampliar realizando pruebas y validando diversos casos prácticos de segmentación de redes en el entorno del laboratorio. Las soluciones de extremo a extremo para las pruebas y la validación de redes RAN al núcleo pueden emular redes centrales 5G por completo y verificar la selección y la funcionalidad de los nodos de un segmento de red.


    Network Slicing

Desafíos de las pruebas de las redes 5G

La combinación de la utilización de la onda milimétrica, la tecnología MIMO y la segmentación de haces proporciona la infraestructura de la tecnología 5G y abre la puerta a mejoras de rendimiento extraordinarias para nuestro mundo digital en evolución. La complejidad añadida que han introducido estos adelantos puede entrañar también ciertos desafíos para las redes 5G sometidas a pruebas, así como para el proceso general de las pruebas de la tecnología 5G. La tecnología MIMO, básicamente, se traduce en (muchas) más antenas, lo que supone una carga superior en lo que respecta a las pruebas para asegurarse de que todas las antenas integradas funcionan a la perfección. Los conectores de medición de cada antena dejarán de ser aptos debido a la densidad y la arquitectura de carácter compacto.

El uso de la onda milimétrica y la conformación de haces a frecuencias superaltas plantea obstáculos adicionales. Dado que estas frecuencias son mucho más susceptibles a la pérdida de propagación derivada de las condiciones ambientales, las pruebas a través del aire (OTA) pueden resultar menos uniformes y más complejas. No obstante, puesto que las pruebas en modo de conducción no se pueden llevar a cabo sin puntos de conexión discretos, será necesario recurrir al método OTA con mayor frecuencia para evitar resultados limitados.

La emulación de canales se hace más compleja con la tecnología 5G, ya que el número necesario de canales de radiofrecuencia aumenta de forma exponencial, al contrario que lo que ocurre con la expansión lineal que se ha experimentado con las tecnologías 3G y 4G. Para que los equipos de pruebas 5G resulten prácticos, la tecnología electrónica debe avanzar con rapidez para compensar esta complejidad. Se deben continuar investigando en el mercado soluciones creativas que minimicen las pruebas en cámaras y otros instrumentos para pruebas costosos, sin poner en riesgo la cobertura y la precisión de las pruebas.

Fases de implementación de la tecnología 5G

La implementación de la tecnología 5G es una tarea compleja y llena de retos que exige una planificación cuidadosa, un gran número de pruebas de la tecnología 5G y ciclos de medición, además de una ejecución impecable. Dentro de cada fase de implementación, la aplicación prudente de un kit de herramientas optimizadas para pruebas de la tecnología 5G es la mejor forma de garantizar el éxito. En muchos casos, estas fases se comprimen y se solapan.

  • Fase 1: verificación y validación tecnológicas

    Un aspecto básico para una implementación correcta de las redes 5G es una verificación y una validación (V&V) sólidas. Esta fase incluye la verificación de los servicios y las funciones de red virtual para garantizar de inmediato la calidad y la confiabilidad una vez que la red se ha implementado.

    Los sistemas de pruebas 5G escalables con servicios de datos integrados son necesarios para medir el rendimiento completo de la red y simular el comportamiento de los usuarios en el mundo real en los ensayos de campo de la tecnología 5G. Un software capaz de emular y medir millones de flujos de datos únicos es otro elemento indispensable de la fase de verificación y validación (V&V) de la tecnología 5G, ya que puede mejorar las pruebas de carga y capacidad, y las funciones basadas en parámetros de referencia.


    5G Pain Points

     

  • Fase 2: implementación, activación y ampliación

    Una vez que la implementación de la tecnología 5G se ponga en marcha, es primordial contar con un conjunto adecuado de herramientas para pruebas de la tecnología 5G de cara a la activación y la escalabilidad. Los analizadores de estaciones base aumentados para analizar el espectro y la interferencia de señales 5G en el rango de la onda milimétrica son elementos importantes para esta fase de implementación. El software para monitorizar y garantizar el rendimiento de la red, así como para verificar los acuerdos de nivel de servicio (SLA), puede incrementar la activación de la tecnología 5G, la monitorización del rendimiento y las actividades de solución de problemas.

    Las pruebas de fibra avanzadas no han perdido su relevancia con el surgimiento de la tecnología 5G. Por ejemplo, a través de los tendidos de cable de fibra óptica, las redes de acceso por radio centralizadas (C-RAN) pueden coubicar ubicaciones de unidades de banda base lejos de ubicaciones de antenas ocupadas. La arquitectura C-RAN también puede contribuir a facilitar la coordinación de recursos de radio en tiempo real.

  • Fase 3: garantía, optimización y monetización

    Las posibilidades de monetización por medio de la conectividad 5G son ilimitadas. Es más, la tecnología 5G se basa en una profunda transformación empresarial, no solo en la transformación de las redes. Las cuotas de suscripción para servicios de banda ancha móvil ultrarrápida, vídeos y contenidos móviles de alta definición, juegos de realidad virtual, transmisión multimedia y aplicaciones de IoT generalizadas son solo algunas de las posibilidades más obvias.

    Cada una de ellas exigirá una excelente calidad de experiencia (QoE) del cliente para mantener su viabilidad. Una plataforma de inteligencia en tiempo real conectada a agentes virtuales a lo largo del ciclo de vida de la red es una forma eficaz de responder a los desafíos de la densidad del tráfico 5G, de modo que se garantiza y se optimiza la QoE de forma continuada.

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5G Deployment Challenges

Prácticas recomendadas para las pruebas de la tecnología 5G

Aunque la tecnología 3GPP ha lanzado el estándar preliminar 5G NR, siguen existiendo numerosas áreas que requieren ajustes. El modo no autónomo se ha abordado en la versión de 2017, aunque los detalles relativos a las especificaciones del modo autónomo 5G, ausentes en la convención de la cobertura de LTE como tecnología de anclaje, aún se están por determinar.

La estandarización es, en última instancia, la clave para desarrollar modelos para pruebas de la tecnología 5G precisas, lo que derivará en prácticas de pruebas más armonizadas. Con el estándar LTE adoptado actualmente en todo el mundo para los teléfonos y demás dispositivos móviles, sobran las razones para anticipar una evolución similar de las prácticas recomendadas para las pruebas de la tecnología 5G.

Dados el enorme rango de frecuencias y los servicios de alto ancho de banda inherentes a la tecnología 5G, la estandarización de las prácticas recomendadas seguirá progresando a medida que se desarrollen la tecnología, las herramientas y las aplicaciones.

A la cabeza de la revolución 5G

Los avances tecnológicos que la tecnología 5G ha hecho posibles fueron en su momento pura ciencia ficción. Los coches autónomos, los juegos de realidad virtual, las “ciudades inteligentes” y el IoT son solo algunos ejemplos de los adelantos futuristas con una gran ventaja ante las mejoras de ancho de banda y latencia que la tecnología 5G supone. Como ocurre con cualquier avance de capacidad funcional, el potencial ilimitado de la tecnología 5G generará más creatividad y un trasiego continuo de nuevas aplicaciones.

Este impulso innovador garantiza que la implementación de las redes 5G continuarán extendiéndose a medida que la migración hacia el modo independiente comience a tomar forma. Los desafíos que tenemos por delante exigen que sigan existiendo herramientas para pruebas de la tecnología 5G innovadoras y rentables.

Desde 2013, VIAVI ha sido pionero en la adopción de la tecnología 5G, en colaboración con los principales proveedores de servicios de comunicación y fabricantes de equipos de red del mundo, al tiempo que ha proporcionado a sus clientes soluciones líderes en el sector año tras año. La gama completa de herramientas de pruebas 5G admite todas las fases de la implementación de la tecnología 5G, ya que cuentan con la capacidad de adaptación necesaria para garantizar la calidad y el rendimiento en todas las facetas del panorama de la tecnología 5G, lo que convierte a VIAVI en una empresa líder dentro de las compañías dedicadas a las pruebas 5G. Estas soluciones de pruebas potentes y versátiles respaldan tácitamente la mayor revolución tecnológica del siglo XXI.


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