Un gran avance 5G para la transmisión de alta velocidad

Todo el mundo lleva hablando de 5G desde hace mucho tiempo y ya se han construido las primeras redes y realizado las primeras pruebas. Pero, ¿qué beneficios reales aportará 5G? ¿Cómo cambiará la infraestructura móvil? ¿Y qué pasará con LTE? ¿Es necesario que todos los diseños ahora se “pasen” directamente a 5G?

A la hora de determinar si las empresas deberían comenzar a adoptar 5G y en qué momento, merece la pena echar un vistazo a los tres aspectos clave de 5G. Debido a que estos elementos se adaptan a diferentes aplicaciones, cada uno ofrece diferentes mejoras:

eMBB (Enhanced Mobile BroadBand – Banda Ancha Móvil Mejorada) con velocidades de transferencia de datos de hasta 20 Gbit/s se dirige a aplicaciones de estilo de vida digitales y de elevado ancho de banda como vídeos HD, realidad virtual y realidad aumentada. Estas ratios de datos de alta velocidad permiten cargas ultrarrápidas de las páginas web y un streaming del contenido de vídeo sin interrupciones.

mMTC (Massive Machine Type Communications – Comunicaciones Masivas de Tipo Máquina) proporciona una cobertura de red estable en cualquier lugar de entornos urbanos, gracias a la densidad de conexión muy alta de los dispositivos MTC. En la fase de desarrollo final de 5G, se podrá soportar un millón de estas conexiones por kilómetro cuadrado, haciendo posible que numerosos dispositivos envíen y reciban datos en la misma celda inalámbrica y al mismo tiempo sin alterar a las otras. De este modo, los problemas de conexión en recintos deportivos o festivales de música son cosas del pasado.

uRLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communications – Comunicaciones Ultrafiables de Baja Latencia) ofrece una latencia por debajo de 1 ms a las aplicaciones time-critical donde la fiabilidad no resulta importante—sino esencial. Esto es imprescindible, en primer lugar, para hacer posible la conducción autónoma, la comunicación de automóvil a automóvil (C2C) y de automóvil a todo (V2X), sin mencionar el mantenimiento predictivo basado en la nube.

Nueva infraestructura para 5G

Los primeros productos 5G eMBB ya se encuentran disponibles en el mercado, basados en 3GPP Release 15. Sin embargo, muchos de ellos no pueden alcanzar el objetivo de ofrecer una velocidad de datos de 20 Gbit/s. Las bandas LTE/sub-6 GHz (Rango de Frecuencia 1, FR1) existentes tampoco pueden dotar del ancho de banda suficiente para este propósito, motivo por el se requieren nuevas bandas para 5G—las bandas de frecuencia ultraalta mmWave de 24 a 100 GHz (FR2).

Estas bandas demandan una infraestructura de comunicaciones móviles completamente nuevas, ya que una torre de radio LTE cubre un área de varios kilómetros cuadrados a su alrededor. Las señales de onda milimétrica (mmWave) sólo soportan un alcance de hasta un kilómetro—y no a su alrededor como sucede con las señales LTE, sino en una sola dirección.

Aun así, muchas empresas ya están lanzando sus proyectos 5G eMBB, que cuentan con el respaldo de la banda de frecuencia 5G n78 (de 3,3 a 3,8 GHz). Esto posibilita la creación de redes móviles privadas o de compañías específicas, conocidas como redes de área de campus (campus networks) que, a su vez, permiten a las empresas ser ampliamente independientes de los proveedores de servicios de comunicaciones móviles—y obtener una ventaja inicial en la construcción de sus fábricas inteligentes.

Evolución a largo plazo a la altura del nombre

¿La introducción de los nuevos estándares 5G NR (New Radio) hace que los actuales diseños LTE queden obsoletos? Esta pregunta parece justificada, ya que muchas bandas de frecuencia 5G FR1 se superponen a las bandas LTE. Pero no hay que preocuparse—tecnologías como DSS (Dynamic Spectrum Sharing – Gestión Dinámica del Espectro) permiten que estándares diferentes, como LTE y 5G, compartan la misma banda de frecuencia.

5G NR también soporta LTE-IoT en banda—que es LTE-M con NB-IoT, por lo que “Long Term Evolution” (LTE) seguirá estando a la altura de su nombre. Las últimas soluciones LTE-M y NB-IoT ya se encuentran disponibles y son compatibles con 3GPP Release 14. Ambas tecnologías están experimentando un desarrollo continuo con cada nuevo 3GPP Release, hasta que finalmente, a partir de ahora con el 3GPP Release 16, se conviertan en 5G mMTC. Esto supone que los dispositivos LTE-IoT que actualmente trabajan usando  LTE-M y NB-IoT continuarán funcionando bajo 5G NR. Esto es cierto tanto para las redes 5G independientes (SA), donde 5G NR utiliza una red 5G central, como para las redes no independientes (NSA), donde los servicios 5G NR se proporcionan a través de una red 4G/EPC (Evolved Packet Core – Núcleo de Paquete Evolucionado).

Como resultado, no sólo es posible que los diseños LTE y LTE-IoT existentes continúen funcionando sin problemas bajo 5G—sino que se recomienda empezar a trabajar en una solución LTE-M/NB-IoT para aplicaciones mMTC con la misión de garantizar una transición sin problemas en el futuro.

Componentes para los primeros pasos

Si usted desea saltar directamente a 5G, Rutronik ya dispone de los componentes adecuados para ello. Para las implementaciones eMBB, la tarjeta 5G/LTE FN980m de Telit es una de las primeras en soportar 5G 3GPP Release 15 con FDD y TDD de frecuencias sub-6 GHz, así como con onda milimétrica – mmWave, LTE, WCDMA y GNSS. Por lo tanto, 5G ofrece una capacidad de enlace de hasta 5,5 Gbit/s (downlink) y hasta 2,7 Gbit/s (uplink), mientras que 4G sólo permite 2,4 Gbit/s en el downlink y 211 Mbit/s en el uplink. Con el formato M.2 (NGFF) estándar y una temperatura operativa de -40 a +85 °C, resulta adecuado para puntos de acceso de red fija inalámbrica con elevadas velocidades de transmisión, routers y gateways corporativos, dispositivos finales en interiores y exteriores (Customer Premises Equipment, CPE), transmisión de vídeo y monitorización. La tarjeta FN980 también se encuentra disponible como una solución puramente 5G/LTE sub-6 GHz.

Telit ha incorporado el módulo ME310G1 a su familia xE310 específicamente para aplicaciones mMTC. El soporte para 3GPP Release 14 Cat M1/NB2 con Power Saving Mode (PSM) y Extended Discontinuous Reception (eDRX) respalda aplicaciones IoT con bajo consumo de energía y mayor duración de la batería. Resulta ideal en aquellas aplicaciones con miles o millones de dispositivos IoT, donde la eficiencia energética y los costes son aspectos más importantes que las velocidades de datos (como sucede en dispositivos médicos, pulseras de fitness, sensores industriales o contadores inteligentes). Con una pérdida de acople máxima (MCL) de hasta 15/20 dB, el módulo también proporciona mejoras en cobertura y, por lo tanto, mayor penetración en los edificios con respecto a los estándares LTE móviles previos.

Nordic Semiconductor también ofrece una solución para LTE-M y NB-IoT (3GPP Release 13) en forma del módulo SiP (System in Package) nRF9160. Este SiP altamente integrado y extremadamente compacto se encuentra precertificado para una operación global. Posee el MCU de aplicación, una CPU ARM Cortex-M33 con tecnologías de seguridad ARM TrustZone y ARM CryptoCell, el módem LTE y gestión de front end RF y potencia en un encapsulado de 10 × 16 × 1 mm. Para el seguimiento de mercancías con detección de posición precisa, existe una versión con soporte de GPS. Con muchas interfaces analógicas y digitales y dispositivos periféricos, el nRF9160 está especialmente indicado a la hora de conectar dispositivos a internet mediante la red móvil. También resulta ideal para logística y seguimiento de bienes, smart metering, ciudades inteligentes, infraestructura inteligente, agricultura inteligente, wearables y aplicaciones médicas.

Antenas para aplicaciones 5G

Las antenas 5G también forman parte del catálogo de Rutronik. Con un rango de frecuencia de 698 a 6000 MHz, la antena dipolo de banda ultraancha de la la serie W3554 de PulseLarsen no sólo es adecuada para aplicaciones 5G, sino también para 2G, 3G y 4G y GNSS, WiFi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy, ZigBee y las bandas ISM de 868, 915, 2400 y 5000 MHz. La antena de PCB mide 30 × 120 × 0,2 mm.

La antena SMD 5G W3415 compacta de PulseLarsen soporta todas las bandas sub-6 GHz (4G y 5G) con un tamaño de 40 × 7 × 3 mm. Con múltiples antenas en una tarjeta, MIMO (multiple input, multiple output) permite un uso óptimo de 5G. Una antena se puede usar como la antena principal y la otra se puede emplear como una antena de diversidad.

Fuente de alimentación, informática y otros aspectos de 5G

Para desarrollar una red campus interna, FSP ofrece componentes de red 5G especiales, que resultan ideales para alimentar estaciones base, redes de acceso, centros de datos o dispositivos de red individuales. Gracias al catálogo ampliado y revisado del fabricante, la necesidad de diseñar los componentes de red usted mismo es cosa del pasado.

Rutronik también es capaz de desarrollar conceptos de solución a medida para el procesamiento de información basado en la red usando productos de Asus, Advantech e Intel. Y si incluso la extensa oferta del distribuidor no puede satisfacer todas las necesidades de un cliente, Rutronik todavía puede recurrir a numerosas empresas asociadas como miembro de la 5G Campus Network Alliance.

Conclusión

Para poder ofrecer una cobertura de red 5G global, la infraestructura móvil experimentará cambios importantes, especialmente a través de las redes campus. La fuerza impulsora de dichos cambios se encontrará en las mejoras habilitadas por los perfiles de aplicación 5G. Pero aquellos que desarrollan sobre la base de LTE no tienen por qué temer nada: LTE sobrevivirá con 5G.

Autora: Anja Schaal, Team Leader Product Marketing Wireless de Rutronik