Tecnologia 5G

O que é a tecnologia 5G?

O acrônimo 5G significa a “quinta geração” da comunicação celular. O “G” é utilizado para descrever as gerações da tecnologia de comunicação de dispositivos celulares que foram ou serão introduzidas. O 5G é capaz de operar na faixa de onda de milímetros (um range de frequência muito elevado que varia de 24 a 100 GHz), na qual a quantidade do espectro disponível para 5G significa que os dados podem ser transferidos com maior rapidez do que é possível atualmente.

Elementos-chave adicionais da tecnologia 5G incluem o uso expandido de matrizes de antenas do tipo MIMO (multiple input, multiple output), implementação sofisticada de tecnologia beamforming para transmitir sinais mais diretamente aos usuários finais e “fatiamento” de rede, que é uma forma mais inteligente de dividir os recursos com base no serviço ou na aplicação que está sendo fornecida. O amplo range da tecnologia e as mudanças na infraestrutura, inerentes à implantação 5G criarão benefícios impactantes e também mudanças em potencial em usuários individuais, comerciais e provedores de serviço.

Quando o 5G vai chegar?

Com todo o entusiasmo para oferecer maior velocidade exponencial e reduções em latência, a pergunta frequente é “quando o 5G vai chegar?” Esta é na verdade uma pergunta em duas partes porque a programação para a implementação inicial não coincidirá com a ampla adoção do 5G como o novo padrão de fato.

A primeira barreira já foi cruzada, com as diversas versões da norma Release 15, concluída pela 3GPP. A Release 15 é a primeira a incluir elementos de 5G. A parte “não independente” da norma foi concluída em 2017, com a adição do modo independente em junho de 2018 completando agora o quebra-cabeça. A curto prazo, o modo não independente permitirá que a implementação do 5G utilize a LTE RAN existente e a infraestrutura básica da rede e o hardware na subfaixa de 6 GHz, bem como a extremidade de onda de milímetros do espectro.

Todas as principais companhias estão agora acompanhando o release limitado do 5G no início de 2019. Diferentemente da infraestrutura da rede, não haverá compatibilidade direta para usar os telefones celulares e modems existentes. A maioria dos principais fabricantes de celulares estão desenvolvendo rapidamente o hardware para 5G para se prepararem para a implementação, entretanto qualquer adoção generalizada vai requerer uma mudança massiva pelos consumidores. Por esse motivo, qualquer conversão significativa para 5G provavelmente não ocorrerá até pelo menos 2020.

A instalação independente continuará a se expandir nos próximos anos, pois as companhias, fabricantes de dispositivos e consumidores continuarão a transição e novas redes 5G serão montadas a partir do zero. Nos próximos 2 a 4 anos deveremos ver uma conversão gradual para 5G em velocidade e níveis de cobertura ideais em todas as regiões.

State of 5G Trials

Qual é a velocidade do 5G?

A conversão para a tecnologia 5G e o ganho inovador correspondente em velocidade podem ser descritos com a analogia de passar de uma carroça para uma aeronave transcontinental em um único passo.

Operadores que realizaram testes com a velocidade 5G relataram velocidades de até 70 Gbps. Simulações patrocinadas pelo mercado também produziram resultados impressionantes, com as velocidades de dados aumentando em 71 Mbps para usuários 4G, e em 1,4 Gbps para usuários 5G na faixa de onda de milímetros.

O aumento na velocidade foi acompanhado pela redução drástica na latência. Isto será um fator importante para novas tecnologias, como carros sem condutores e cirurgia robótica “virtual” que dependem de comunicação instantânea. Com 5G, podem ser esperados ranges de latência da ordem de 1 milissegundo (ms), comparado com latências de cerca de 20 ms típicas de 4G.

Range do 5G

A desvantagem para a velocidade em frequências com ondas milimétricas é o range limitado. O teste do range de serviço em 5G com ondas milimétricas resultou em aproximadamente 500 metros de distância da torre, o que significa que seria necessária uma propagação imensa de matrizes de antenas do tipo MIMO, para implementação independente de 5G apenas. Adicionalmente, a incapacidade dos sinais de onda na faixa de milímetros de penetrar em obstruções limita mais ainda o potencial de range, pois essas obstruções precisariam ser consideradas nos projetos de rede para usuários móveis. As restrições de range geraram uma tendência a arquiteturas mais flexíveis em 5G com o desmembramento da estação base em novos elementos lógicos. Esses elementos facilitam a implementação da rede de forma mais flexível usando as edificações disponíveis com a agregação local de algumas funções com áreas e espaços ocupados mínimos e outros requisitos necessários, para estações de rádio nas quais tal espaço é limitado.

Com essas preocupações de range já conhecidas em mente, a tecnologia LTE ou com 5G de banda baixa pode continuar a ser um componente de redes 5G em futuro imediato, com apenas os usuários próximos das antenas usufruindo todos os benefícios. A tecnologia Small Cell e outras alternativas criativas às tradicionais torres de células podem ser utilizadas de forma eficaz para viabilizar redes 5G independentes. 

O que a tecnologia 5G vai representar para consumidores e empresas

Embora a necessidade da tecnologia 5G tenha sido impulsionada pela demanda persistente de consumidores e empresas por maior velocidade, melhor segurança e aplicações adicionais, muitos usuários permanecem ignorando o impacto que o 5G terá em suas vidas diárias. O impacto mais visível e imediato nos consumidores será a capacidade de streaming exponencialmente mais rápida. Sistemas Wi-Fi domésticos tradicionais conectados à internet por rede cabeada poderão, em alguns casos, ser conectados a conexões 5G diretas, pois as velocidades estarão em igualdade com a maioria das redes de fibra óptica.

O impacto do 5G no mundo dos negócios será bem alto. Os fabricantes de chips, modems e de celulares já estão preparando suas ferramentas para a inevitável conversão. Outros mercados como o bancário, o automotivo e o setor de agricultura verão um impacto significativo a partir da evolução da Internet das Coisas (IoT). Tudo, de caixas eletrônicos até equipamentos de irrigação, poderá finalmente se tornar parte da vasta rede de produtos “inteligentes”. O setor hospitalar poderá ver o maior impacto, com bilhões de dispositivos portáteis enviando dados a médicos, e maior transmissão de grandes arquivos de dados, de um fornecedor a outro.

O que a tecnologia 5G vai representar para provedores de serviço

Embora os provedores de serviços estejam correndo para montar a infraestrutura necessária para atender o 5G, pode muito bem ser o caso de “correr e aguardar”, com os fabricantes de celulares ficando para trás em suas implantações esperadas de 5G.

Alguns provedores estão alavancando uma implementação MIMO massiva nas torres existentes, como uma ponte entre LTE e 5G. O range mais curto do 5G em ondas milimétricas e a maior quantidade de antenas incentivará a concorrência e inovações de redução de custo entre os provedores durante a implementação.

A IoT mudará a forma como os provedores de serviço vão interagir com os clientes. Por exemplo, algumas aplicações podem requerer largura de banda mais baixa em múltiplos dispositivos, e isto significa que o foco podem mudar da quantificação do uso de dados para a qualidade geral da experiência (QoE). Para aplicações industriais como robótica em fábricas, a confiabilidade do serviço pode ser o fator impulsionador de valor para os clientes. As diversas aplicações da tecnologia 5G podem gerar um menu de ofertas de serviços mais diversificados.

Benefícios e vantagens da tecnologia 5G

Como ocorre com os principais avanços na tecnologia, os benefícios óbvios são parcialmente suplantados, às vezes por algumas consequências negativas. Embora os testes diligentes da tecnologia 5G tenham sido constantes por diversos anos, as vantagens e desvantagens reais podem ser totalmente quantificáveis até a transição estar bem encaminhada.

Vantagens do 5G

Os aumentos de velocidade e a melhoria da latência que o 5G oferece são uma vantagem óbvia e significativa em relação ao 4G e também em relação a normas anteriores. Outra vantagem da tecnologia 5G é a melhoria inerente no suporte dos dispositivos, facilitada pelo menor tamanho e fornecimento mais preciso do sinal direcional de conjuntos de antenas MIMO, que acompanharão a tecnologia 5G.

A melhor arquitetura da rede 5G fará uma transição mais tranquila quando os usuários mudarem de célula para célula. Isto vai melhorar a experiência geral do usuário, limitando a interrupção de transferência de dados e a perda de sinais.

Desvantagens e perigos da tecnologia 5G

De forma semelhante às vantagens do 5G, muitas das desvantagens óbvias também derivam da mudança para frequências mais elevadas e do comportamento dos sinais de rádio em ondas milimétricas. Um range mais curto e maior suscetibilidade a obstruções são as desvantagens mais óbvias nesta categoria.

Além de obstruções como edifícios e árvores, as altas frequências também são mais suscetíveis a fatores como umidade e chuvas, portanto o range já limitado será ainda mais desafiado por condições atmosféricas abaixo do ideal. Se a solução óbvia para um range limitado for mais antenas, os problemas estéticos e ambientais relacionados a essa propagação se tornam outra preocupação em potencial.

Outras desvantagens do 5G estão relacionadas ao custo. Os conjuntos de antenas são apenas um dos aspectos dos custos da implementação. Esses conjuntos vão requerer manutenção, reparo e troubleshooting proporcional ao maior volume de hardware. Embora as antenas para dispositivos com ondas na faixa de milímetros já tenham sido desenvolvidas, sua complexidade pode gerar economias de escala ineficientes para derrubar os preços que, por sua vez, serão passados para os consumidores em custos de telefonia mais elevados.

Os conceitos de beams e menor tamanho de célula no 5G rompe a unidade fundamental de cobertura em pacotes bem menores do que nas tecnologias mais antigas. Estes terão interações e precisarão ser configurados e otimizados para suportar a cobertura, mantendo ao mesmo tempo a capacidade e também suportando a mobilidade em cenários apropriados.

O planejamento, a implementação, a gestão, a operação e a otimização de uma arquitetura de rede mais flexível em uma infraestrutura virtualizada desafiarão os operadores de novas formas e vão exigir novas especialidades.

Tecnologia 5G da VIAVI

A tecnologia 5G é verdadeiramente revolucionária, pois impacta os fornecedores de serviço e os usuários. Soluções de teste que acompanhem o ritmo desses avanços e permaneçam flexíveis às mudanças nas normas e nas estratégias de implementação são essenciais para o sucesso da implementação desta tecnologia. Ferramentas de teste inovadoras para 5G podem construir uma ponte entre as tecnologias existentes e o novo paradigma do 5G.

CellAdvisor 5G

Analisadores de estação base

Soluções de teste para instalação, comissionamento e manutenção de redes móveis 5G foram desafiadas para se adaptarem à complexidade que o 5G exige. O VIAVI Cell Advisor 5G incorporou recursos de análise como validação de beam MIMO massivo e análise de espectro de onda milimétrica em tempo real em um conjunto abrangente e versátil de recursos, com maior capacidades de teste de fibra, cabos coaxiais, e interface aérea incluídas para aplicações 5G e aplicações antigas. A função de análise de 5G beam caracteriza o ID de beam individual, o nível de potência e a razão sinal/ruído. Recursos de mapeamento de rota 5G facilitam o mapeamento em tempo real da intensidade do beam e a verificação da cobertura.

Desenvolvimento e otimização da rede

Viavi TM500

Testes rigorosos durante as fases de projeto e desenvolvimento desse novo ambiente são vitais para o sucesso de implementações comerciais do 5G. Quanto mais cedo você testar, mais cedo encontrará os problemas. Os testes podem ser complexos, mas não precisam ser difíceis. 

A VIAVI fornece as ferramentas para desenvolver e comprovar o desempenho de redes, para atender demandas atuais e futuras. Essas ferramentas habilitam a análise, desenvolvimento e validação do desempenho e da capacidade de uma ampla variedade de funções de redes e dispositivos, oferecendo maior eficiência e segurança.

TM500 da VIAVI é considerado o padrão do mercado quando se trata de desenvolvimento e teste de estação base por meio de RF. É um sistema de teste modular, para validar o desempenho de redes conforme experimentado pelos usuários finais, em múltiplas células e diferentes tecnologias de acesso a rádio. Ele pode medir o desempenho completo da rede, de RF por meio do core do pacote. O TM500 está acelerando o desenvolvimento da rede 5G e permanece vital para o mercado, pois a densidade do sinal, propagação de antena MIMO e rates de dados mais elevadas continuam a impulsionar o quadro de teste da rede. O TM500 está destinado a atender o próximo conjunto de desafios de teste de rede 5G com condições de tráfego e canal configuráveis que suportam um alto nível de equipamentos do usuário para teste de capacidade, acompanhado de excepcional mobilidade e escalabilidade.

Emuladores de core de 5G

TeraVM – 5G Core EmulatorO TeraVM é uma emulação de aplicação virtualizada e solução de teste de desempenho de segurança, garantindo que redes e serviços altamente otimizados possam ser fornecidos com risco mínimo. O TeraVM foi estabelecido no setor com a primeira solução de teste NFV do mercado, oferecendo ampla cobertura de teste para serviços de aplicação e redes cabeadas ou sem fios.

O TeraVM conta com recursos completos de RAN e emulação de core, tornando-o uma solução completa para o desenvolvimento de redes 5G. E, quando utilizado em conjunto com o TM500, o TeraVM pode executar testes completos de 5G nos modos independente e não independente.

O Emulador TeraVM Core está alinhado com as normas 3GPP mais recentes, simplificando o desenvolvimento de redes RAN 5G.

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