5G

En telecomunicaciones, 5G es el estándar de tecnología de quinta generación para redes celulares de banda ancha, que las compañías de telefonía celular comenzaron a implementar en todo el mundo en 2019, y es el sucesor planificado de las redes 4G que brindan conectividad a la mayoría de los teléfonos celulares actuales. Se prevé que las redes 5G tengan más de 1700 millones de suscriptores en todo el mundo para 2025, según la Asociación GSM.

Al igual que sus antecesores, las redes 5G son redes celulares, en las que el área de servicio se divide en pequeñas áreas geográficas denominadas celdas . Todos los dispositivos inalámbricos 5G en una celda están conectados a Internet y a la red telefónica mediante ondas de radio a través de una antena local en la celda. La principal ventaja de las nuevas redes es que tendrán un mayor ancho de banda, lo que dará mayores velocidades de descarga, eventualmente hasta 10 gigabits por segundo (Gbit/s). Además de que 5G es más rápido que las redes existentes, 5G tiene un mayor ancho de banda y, por lo tanto, puede conectar más dispositivos diferentes, mejorando la calidad de los servicios de Internet en áreas concurridas.Debido al aumento del ancho de banda, se espera que las redes se utilicen cada vez más como proveedores generales de servicios de Internet (ISP) para computadoras portátiles y de escritorio, compitiendo con los ISP existentes, como Internet por cable, y también harán posible nuevas aplicaciones en Internet de Internet. cosas (IoT) y áreas de máquina a máquina. Los teléfonos celulares con capacidad 4G por sí solos no pueden usar las nuevas redes, que requieren dispositivos inalámbricos habilitados para 5G.

Visión de conjunto

Las redes 5G son redes celulares, en las que el área de servicio se divide en pequeñas áreas geográficas denominadas celdas . Todos los dispositivos inalámbricos 5G en una celda se comunican mediante ondas de radio con una estación base celular a través de antenas fijas, sobre canales de frecuencia asignados por la estación base. Las estaciones base, denominadas gNodeB, están conectadas a centros de conmutación en la red telefónica y enrutadores para acceso a Internet mediante fibra óptica de gran ancho de banda o conexiones inalámbricas de backhaul. Al igual que en otras redes celulares, un dispositivo móvil que se mueve de una celda a otra se entrega automáticamente sin problemas a la celda actual. 5G puede admitir hasta un millón de dispositivos por kilómetro cuadrado, mientras que 4G solo admite una décima parte de esa capacidad.

Varios operadores de red usan ondas milimétricas llamadas FR2 en terminología 5G, para capacidad adicional y mayores rendimientos. Las ondas milimétricas tienen un alcance más corto que las microondas, por lo que las celdas están limitadas a un tamaño más pequeño. Las ondas milimétricas también tienen más problemas para atravesar las paredes de los edificios. Las antenas de ondas milimétricas son más pequeñas que las grandes antenas utilizadas en las redes celulares anteriores. Algunos miden sólo unos pocos centímetros de largo.

El aumento de la velocidad se logra en parte mediante el uso de ondas de radio de alta frecuencia adicionales además de las frecuencias de banda baja y media utilizadas en las redes celulares anteriores. Sin embargo, las ondas de radio de mayor frecuencia tienen un rango físico útil más corto, lo que requiere celdas geográficas más pequeñas. Para un servicio amplio, las redes 5G operan en hasta tres bandas de frecuencia: baja, media y alta.

5G se puede implementar en ondas milimétricas de banda baja, banda media o banda alta de 24 GHz hasta 54 GHz. El 5G de banda baja utiliza un rango de frecuencia similar al de los teléfonos móviles 4G, de 600 a 900 MHz, lo que proporciona velocidades de descarga un poco más altas que las de 4G: 30 a 250 megabits por segundo (Mbit/s). Las torres de telefonía móvil de banda baja tienen un alcance y un área de cobertura similar a las torres 4G. La 5G de banda media utiliza microondas de 2,3 a 4,7 GHz, lo que permite velocidades de 100 a 900 Mbit/s, y cada torre celular brinda servicio en un radio de varios kilómetros. Este nivel de servicio es el más implementado y se implementó en muchas áreas metropolitanas en 2020. Algunas regiones no están implementando la banda baja, por lo que la banda media es el nivel de servicio mínimo. La 5G de banda alta usa frecuencias de 24 a 47 GHz, cerca de la parte inferior de la banda de ondas milimétricas, aunque es posible que se usen frecuencias más altas en el futuro. A menudo alcanza velocidades de descarga en el rango de gigabits por segundo (Gbit/s), comparable a Internet por cable. Sin embargo, las ondas milimétricas (mmWave o mmW) tienen un rango más limitado y requieren muchas celdas pequeñas.Pueden ser obstaculizados o bloqueados por materiales en paredes o ventanas. Debido a su mayor costo, los planes son implementar estas celdas solo en entornos urbanos densos y áreas donde se congregan multitudes de personas, como estadios deportivos y centros de convenciones. Las velocidades anteriores son las alcanzadas en las pruebas reales en 2020, y se espera que aumenten durante la implementación. El espectro que va de 24,25 a 29,5 GHz ha sido el rango de espectro de onda milimétrica 5G más licenciado e implementado en el mundo.

El consorcio de la industria que establece los estándares para 5G es el Proyecto de asociación de tercera generación (3GPP). Define cualquier sistema que utilice el software 5G NR (5G New Radio) como "5G", una definición que entró en uso general a fines de 2018. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) establece estándares mínimos.

El lanzamiento de la tecnología 5G ha llevado a un debate sobre su seguridad y su relación con los proveedores chinos. También ha sido objeto de problemas de salud y desinformación, incluidas teorías de conspiración desacreditadas que lo vinculan con la pandemia de COVID-19.

Áreas de aplicación

El ITU-R ha definido tres áreas de aplicación principales para las capacidades mejoradas de 5G. Son la banda ancha móvil mejorada (eMBB), las comunicaciones ultra confiables de baja latencia (URLLC) y las comunicaciones de tipo de máquina masiva (mMTC). Solo eMBB se implementa en 2020; URLLC y mMTC están a varios años de distancia en la mayoría de los lugares.

La banda ancha móvil mejorada (eMBB) utiliza 5G como una progresión de los servicios de banda ancha móvil 4G LTE, con conexiones más rápidas, mayor rendimiento y más capacidad. Esto beneficiará las áreas de mayor tráfico, como estadios, ciudades y salas de conciertos.

Las comunicaciones ultra confiables de baja latencia (URLLC) se refieren al uso de la red para aplicaciones de misión crítica que requieren un intercambio de datos sólido e ininterrumpido. La transmisión de datos de paquetes cortos se utiliza para cumplir con los requisitos de confiabilidad y latencia de las redes de comunicación inalámbrica.

Las comunicaciones masivas tipo máquina (mMTC) se utilizarían para conectarse a una gran cantidad de dispositivos. La tecnología 5G conectará algunos de los 50 mil millones de dispositivos IoT conectados. La mayoría utilizará el Wi-Fi menos costoso. Los drones, que transmiten a través de 4G o 5G, ayudarán en los esfuerzos de recuperación ante desastres, proporcionando datos en tiempo real para los servicios de emergencia. La mayoría de los automóviles tendrán una conexión celular 4G o 5G para muchos servicios. Los coches autónomos no requieren 5G, ya que tienen que poder operar donde no tienen conexión a la red. Sin embargo, la mayoría de los vehículos autónomos también cuentan con teleoperaciones para el cumplimiento de la misión, y estos se benefician enormemente de la tecnología 5G.

Rendimiento

Velocidad

Las velocidades de 5G oscilarán entre ~50 Mbit/s y más de 1000 Mbit/s (1 Gbit/s). Las velocidades 5G más rápidas estarían en las bandas mmWave y pueden alcanzar los 4 Gbit/s con agregación de portadoras y MIMO.

Sub-6 GHz 5G (5G de banda media), con mucho el más común, generalmente entregará entre 100 y 4400 MBit/s pero tendrá un alcance mucho mayor que mmWave, especialmente en exteriores. C-Band (n77/n78) será implementada por varios operadores de EE. UU. en 2022. Verizon y AT&T habían planeado implementar C-Band a principios de enero de 2022, pero se retrasó debido a preocupaciones de seguridad planteadas por la Administración Federal de Aviación.

El espectro de banda baja ofrece el mayor alcance, por lo tanto, una mayor área de cobertura para un sitio determinado, pero sus velocidades son más bajas que las bandas media y alta.

Se espera que el trabajo en la tecnología 5.5G ofrezca velocidades de 20 Gbit/s de bajada y 10 Gbit/s de subida, posiblemente entre 2025 y 2030.

El rendimiento teórico de 5G, con un solo dispositivo conectado, es tan alto como 1000 Gbit/s y las demostraciones de la vida real han mostrado velocidades inalámbricas de más de 70 Gbit/s.

Latencia

En 5G, la "latencia del aire" es del orden de 8 a 12 milisegundos. La latencia del servidor debe agregarse a la "latencia aérea" para la mayoría de las comparaciones. Verizon informó que la latencia en su implementación temprana de 5G es de 30 ms: los servidores perimetrales cercanos a las torres pueden reducir la latencia a 10-20 ms; 1 a 4 ms serán extremadamente raros durante años fuera del laboratorio. La latencia es mucho mayor durante los traspasos; oscilando entre 50 y 500 milisegundos según el tipo de traspaso. La reducción de la latencia de traspaso es un área de investigación y desarrollo en curso.

Tasa de error

5G utiliza un esquema de codificación y modulación adaptativa (MCS) para mantener la tasa de error de bit extremadamente baja. Siempre que la tasa de error cruce un umbral (muy bajo), el transmisor cambiará a un MCS más bajo, que será menos propenso a errores. De esta manera, se sacrifica la velocidad para garantizar una tasa de error casi nula.

Rango

El rango de 5G depende de muchos factores; La frecuencia es la más importante de todas. Las señales mmWave tienden a tener un alcance de solo un par de cientos de metros, mientras que las señales de banda baja generalmente tienen un alcance de un par de kilómetros.

Dado que hay mucha publicidad sobre lo que puede ofrecer 5G, se utilizan simuladores y pruebas de conducción para medir con precisión el rendimiento de 5G.

Estándares

Inicialmente, el término se asoció con el estándar IMT-2020 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, que requería una velocidad de descarga máxima teórica de 20 gigabits por segundo y una velocidad de carga de 10 gigabits por segundo, junto con otros requisitos. Luego, el grupo de estándares de la industria 3GPP eligió el estándar 5G NR (New Radio) junto con LTE como su propuesta para someterse al estándar IMT-2020.

5G NR puede incluir frecuencias más bajas (FR1), por debajo de 6 GHz, y frecuencias más altas (FR2), por encima de 24 GHz. Sin embargo, la velocidad y la latencia en las primeras implementaciones de FR1, utilizando software 5G NR en hardware 4G (no independiente), son solo ligeramente mejores que los nuevos sistemas 4G, estimados entre un 15 y un 50 % mejores.

Los documentos estándar para 5G están organizados por 3GPP.

El protocolo de paquetes para movilidad de sesión (establecimiento de conexión y movimiento entre estaciones base) y gestión de sesión (conexión a redes y segmentos de red) se describe en TS 24.501. Las especificaciones de las estructuras de datos clave se encuentran en TS 23.003.

Red fronthaul

IEEE cubre varias áreas de 5G con un enfoque central en las secciones alámbricas entre el cabezal de radio remoto (RRH) y la unidad de banda base (BBU). Los estándares 1914.1 se centran en la arquitectura de la red y dividen la conexión entre la RRU y la BBU en dos secciones clave. La unidad de radio (RU) a la unidad distribuidora (DU) es la interfaz NGFI-I (Next Generation Fronthaul) y la DU a la unidad central (CU) es la interfaz NGFI-II que permite una red más diversa y rentable. NGFI-I y NGFI-II tienen valores de rendimiento definidos que deben compilarse para garantizar que se puedan transportar diferentes tipos de tráfico definidos por la UIT. El estándar IEEE 1914.3 está creando un nuevo formato de trama Ethernet capaz de transportar datos IQ de una manera mucho más eficiente según la división funcional utilizada. Esto se basa en la definición 3GPP de divisiones funcionales.

5G NR

5G NR (New Radio) es una nueva interfaz aérea desarrollada para la red 5G. Se supone que es el estándar global para la interfaz aérea de las redes 3GPP 5G.

Implementaciones previas al estándar

• 5GTF: la red 5G implementada por el operador estadounidense Verizon para el acceso inalámbrico fijo a fines de la década de 2010 utiliza una especificación previa al estándar conocida como 5GTF (Verizon 5G Technical Forum). El servicio 5G proporcionado a los clientes en este estándar es incompatible con 5G NR. Hay planes para actualizar 5GTF a 5G NR "Una vez que cumpla con nuestras estrictas especificaciones para nuestros clientes", según Verizon.
• 5G-SIG: Especificación previa al estándar de 5G desarrollada por KT Corporation. Desplegado en los Juegos Olímpicos de Invierno de Pyeongchang 2018.

Internet de las Cosas

En Internet de las cosas (IoT), 3GPP presentará la evolución de NB-IoT y eMTC (LTE-M) como tecnologías 5G para el caso de uso de LPWA (área amplia de baja potencia).

Despliegue

Más allá de las redes de operadores móviles, también se espera que 5G se use para redes privadas con aplicaciones en IoT industrial, redes empresariales y comunicaciones críticas, en lo que se describe como NR-U (5G NR en espectro sin licencia)

Los lanzamientos iniciales de 5G NR dependían del emparejamiento con la infraestructura LTE (4G) existente en modo no independiente (NSA) (radio 5G NR con núcleo 4G), antes de la maduración del modo independiente (SA) con la red central 5G.

A partir de abril de 2019, la Asociación Global de Proveedores Móviles había identificado 224 operadores en 88 países que han demostrado, están probando o probando, o tienen licencia para realizar pruebas de campo de tecnologías 5G, están implementando redes 5G o han anunciado lanzamientos de servicios. Los números equivalentes en noviembre de 2018 fueron 192 operadores en 81 países. El primer país en adoptar 5G a gran escala fue Corea del Sur, en abril de 2019. El gigante sueco de telecomunicaciones Ericsson predijo que Internet 5G cubrirá hasta el 65% de la población mundial para fines de 2025. Además, planea invertir 1 mil millones reales ($238,30 millones) en Brasil para agregar una nueva línea de ensamblaje dedicada a la tecnología de quinta generación (5G) para sus operaciones en América Latina.

Cuando Corea del Sur lanzó su red 5G, todos los operadores usaban estaciones base y equipos de Samsung, Ericsson y Nokia, excepto LG U Plus, que también usaba equipos de Huawei. Samsung fue el mayor proveedor de estaciones base 5G en Corea del Sur en el momento del lanzamiento, habiendo enviado 53 000 estaciones base en ese momento, de las 86 000 estaciones base instaladas en todo el país en ese momento.

Los primeros despliegues bastante importantes fueron en abril de 2019. En Corea del Sur, SK Telecom reclamó 38 000 estaciones base, KT Corporation 30 000 y LG U Plus 18 000; de los cuales el 85% se encuentran en seis ciudades importantes. Están utilizando espectro de 3,5 GHz (sub-6) en modo no independiente (NSA) y las velocidades probadas fueron de 193 a 430 Mbit/s por debajo. 260.000 se suscribieron en el primer mes y 4,7 millones a finales de 2019. T-Mobile US fue la primera empresa del mundo en lanzar una red independiente 5G NR disponible comercialmente.

Nueve empresas venden hardware de radio 5G y sistemas 5G para operadores: Altiostar, Cisco Systems, Datang Telecom/Fiberhome, Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm, Samsung y ZTE.

Espectro

Se han asignado grandes cantidades de nuevo espectro de radio (bandas de frecuencia 5G NR) a 5G. Por ejemplo, en julio de 2016, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU. liberó grandes cantidades de ancho de banda en espectro de banda alta infrautilizado para 5G. La propuesta Spectrum Frontiers (SFP) duplicó la cantidad de espectro sin licencia de ondas milimétricas a 14 GHz y creó cuatro veces la cantidad de espectro flexible para uso móvil que la FCC había autorizado hasta la fecha. En marzo de 2018, los legisladores de la Unión Europea acordaron abrir las bandas de 3,6 y 26 GHz para 2020.

Según se informa, a partir de marzo de 2019 , hay 52 países, territorios, regiones administrativas especiales, territorios en disputa y dependencias que están considerando formalmente introducir ciertas bandas de espectro para servicios 5G terrestres, están realizando consultas sobre asignaciones de espectro adecuadas para 5G, tienen espectro reservado para 5G, han anunciado planes para subastar frecuencias o ya han asignado espectro para el uso de 5G.

Dispositivos 5G

En marzo de 2019, la Asociación Global de Proveedores Móviles lanzó la primera base de datos de la industria que rastrea los lanzamientos de dispositivos 5G en todo el mundo. En él, la GSA identificó a 23 proveedores que confirmaron la disponibilidad de los próximos dispositivos 5G con 33 dispositivos diferentes, incluidas las variantes regionales. Se anunciaron siete factores de forma de dispositivos 5G: (teléfonos (×12 dispositivos), puntos de acceso (×4), equipos para interiores y exteriores en las instalaciones del cliente (×8), módulos (×5), dongles y adaptadores Snap-on (×2 ), y terminales USB (×1)). Para octubre de 2019, la cantidad de dispositivos 5G anunciados había aumentado a 129, en 15 factores de forma, de 56 proveedores.

En el ámbito de los conjuntos de chips 5G IoT, en abril de 2019 había cuatro conjuntos de chips de módem 5G comerciales y un procesador/plataforma comercial, y se esperan más lanzamientos en un futuro próximo.

El 6 de marzo de 2020, se lanzó el primer teléfono inteligente totalmente 5G Samsung Galaxy S20. Según Business Insider , la función 5G se mostró como más costosa en comparación con 4G; la línea comienza en US $ 1,000, en comparación con el Samsung Galaxy S10e, que comenzó en US $ 750. El 19 de marzo, HMD Global, el actual fabricante de teléfonos de la marca Nokia, anunció el Nokia 8.3 5G, que afirmó tener una gama más amplia de compatibilidad 5G que cualquier otro teléfono lanzado hasta ese momento. Se afirma que el modelo de gama media, con un precio inicial en la zona euro de 599 €, es compatible con todas las bandas 5G desde 600 MHz hasta 3,8 GHz.

Muchos fabricantes de teléfonos admiten 5G. Apple iPhone 12 y versiones posteriores son compatibles con 5G. Los teléfonos Pixel de Google lo admiten, desde la versión 5a.

Tecnología

Nuevas frecuencias de radio

La interfaz aérea definida por 3GPP para 5G se conoce como New Radio (NR), y la especificación se subdivide en dos bandas de frecuencia, FR1 (por debajo de 6 GHz) y FR2 (24–54 GHz)

Rango de frecuencia 1 (< 6 GHz)

También conocido como sub-6, el ancho de banda de canal máximo definido para FR1 es de 100 MHz, debido a la escasez de espectro continuo en este rango de frecuencia saturado. La banda que más se utiliza para 5G en este rango es de 3,3 a 4,2 GHz. Los operadores coreanos utilizan la banda n78 a 3,5 GHz.

Algunas partes utilizaron el término frecuencia de "banda media" para referirse a la parte superior de este rango de frecuencia que no se utilizó en generaciones anteriores de comunicaciones móviles.

Rango de frecuencia 2 (24–54 GHz)

El ancho de banda de canal mínimo definido para FR2 es de 50 MHz y el máximo es de 400 MHz, con agregación de dos canales admitida en 3GPP versión 15. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la capacidad de soportar altas velocidades de transferencia de datos. Las señales en esta frecuencia se han descrito como mmWave.

Cobertura FR2

5G en el rango de 24 GHz o superior usa frecuencias más altas que 4G y, como resultado, algunas señales 5G no son capaces de viajar grandes distancias (más de unos pocos cientos de metros), a diferencia de 4G o señales 5G de frecuencia más baja (menos de 6 GHz). Esto requiere colocar estaciones base 5G cada pocos cientos de metros para usar bandas de frecuencia más altas. Además, estas señales 5G de mayor frecuencia no pueden penetrar fácilmente en objetos sólidos, como automóviles, árboles y paredes, debido a la naturaleza de estas ondas electromagnéticas de mayor frecuencia. Las celdas 5G se pueden diseñar deliberadamente para que sean lo más discretas posible, lo que encuentra aplicaciones en lugares como restaurantes y centros comerciales.

tipos de células	Entorno de implementación	máx. número de usuarios	Potencia de salida (mW)	máx. distancia desde la estación base
5G NR FR2	Femtocelda	casas, negocios	Hogar: 4–8 Empresas: 16–32	interior: 10–100 exterior: 200–1000	decenas de metros
Pico celda	Áreas públicas como centros comerciales, aeropuertos, estaciones de tren, rascacielos	64 a 128	interior: 100–250 exterior: 1000–5000	decenas de metros
Microcelda	Áreas urbanas para llenar vacíos de cobertura	128 a 256	al aire libre: 5000−10 000	unos cientos de metros
celda metropolitana	Áreas urbanas para proporcionar capacidad adicional	más de 250	al aire libre: 10,000−20,000	cientos de metros
Wi-Fi (para comparar)	casas, negocios	menos de 50	interior: 20–100 exterior: 200–1000	algunas decenas de metros

MIMO masivo

Los sistemas MIMO utilizan múltiples antenas en los extremos del transmisor y el receptor de un sistema de comunicación inalámbrica. Las antenas múltiples utilizan la dimensión espacial para la multiplexación además de las de tiempo y frecuencia, sin cambiar los requisitos de ancho de banda del sistema.

Las antenas MIMO masivas (múltiples entradas y múltiples salidas) aumentan el rendimiento del sector y la densidad de capacidad utilizando un gran número de antenas. Esto incluye MIMO de usuario único y MIMO multiusuario (MU-MIMO). Cada antena se controla individualmente y puede incorporar componentes de transceptor de radio.

Computación perimetral

La computación perimetral es entregada por servidores informáticos más cercanos al usuario final. Reduce la latencia y la congestión del tráfico de datos.

Celda pequeña

Las celdas pequeñas son nodos de acceso de radio celular de baja potencia que operan en un espectro con y sin licencia que tiene un alcance de 10 metros a unos pocos kilómetros. Las celdas pequeñas son fundamentales para las redes 5G, ya que las ondas de radio de 5G no pueden viajar largas distancias debido a las frecuencias más altas de 5G.

Formación de haces

Hay dos tipos de formación de haz: digital y analógico. La formación de haces digital implica enviar los datos a través de múltiples flujos (capas), mientras que la formación de haces analógicos da forma a las ondas de radio para que apunten en una dirección específica. La técnica BF analógica combina la potencia de los elementos del conjunto de antenas de tal manera que las señales en ángulos particulares experimentan interferencia constructiva, mientras que otras señales que apuntan a otros ángulos experimentan interferencia destructiva. Esto mejora la calidad de la señal en la dirección específica, así como las velocidades de transferencia de datos. 5G utiliza formación de haz digital y analógico para mejorar la capacidad del sistema.

Convergencia de Wi-Fi y celular

Un beneficio esperado de la transición a 5G es la convergencia de múltiples funciones de red para lograr reducciones de costos, energía y complejidad. LTE se ha centrado en la convergencia con la banda/tecnología Wi-Fi a través de varios esfuerzos, como el acceso asistido por licencia (LAA; señal 5G en bandas de frecuencia sin licencia que también son utilizadas por Wi-Fi) y la agregación LTE-WLAN (LWA; convergencia con Wi-Fi). Fi Radio), pero las diferentes capacidades de la red celular y Wi-Fi han limitado el alcance de la convergencia. Sin embargo, la mejora significativa en las especificaciones de rendimiento celular en 5G, combinada con la migración de la Red de acceso de radio distribuida (D-RAN) a la RAN centralizada o en la nube (C-RAN) y el despliegue de celdas pequeñas celulares puede potencialmente reducir la brecha entre Wi- Redes Fi y celulares en implementaciones densas e interiores."Artículo - ¡5G! Solwise Ltd".

NOMA (acceso múltiple no ortogonal)

NOMA (acceso múltiple no ortogonal) es una técnica de acceso múltiple propuesta para futuros sistemas celulares a través de la asignación de energía.

SDN/NFV

Inicialmente, las tecnologías de comunicaciones móviles celulares se diseñaron en el contexto de la prestación de servicios de voz y acceso a Internet. Hoy en día, una nueva era de herramientas y tecnologías innovadoras se inclina hacia el desarrollo de un nuevo grupo de aplicaciones. Este conjunto de aplicaciones consta de diferentes dominios, como Internet de las cosas (IoT), web de vehículos autónomos conectados, robots controlados de forma remota y sensores heterogéneos conectados para servir a aplicaciones versátiles. En este contexto, el corte de red se ha convertido en una tecnología clave para adoptar de manera eficiente este nuevo modelo de mercado.

Codificación de canales

Las técnicas de codificación de canales para 5G NR han cambiado de códigos Turbo en 4G a códigos polares para los canales de control y LDPC (códigos de verificación de paridad de baja densidad) para los canales de datos.

Operación en espectro no licenciado

En diciembre de 2018, 3GPP comenzó a trabajar en especificaciones de espectro sin licencia conocidas como 5G NR-U, con el objetivo de la versión 16 de 3GPP. Qualcomm ha hecho una propuesta similar para LTE en espectro sin licencia.

5G-Avanzado

5G-Advanced es un nombre para la versión 18 de 3GPP, que a partir de 2021 se encuentra en desarrollo conceptual.

Preocupaciones

Preocupaciones de seguridad

Un informe publicado por la Comisión Europea y la Agencia Europea para la Ciberseguridad detalla los problemas de seguridad que rodean a 5G. El informe advierte contra el uso de un solo proveedor para la infraestructura 5G de un operador, especialmente aquellos con sede fuera de la Unión Europea. (Nokia y Ericsson son los únicos fabricantes europeos de equipos 5G).

El 18 de octubre de 2018, un equipo de investigadores de ETH Zurich, la Universidad de Lorraine y la Universidad de Dundee publicó un artículo titulado "Un análisis formal de la autenticación 5G". Alertó que la tecnología 5G podría abrir el camino para una nueva era de amenazas a la seguridad. El documento describió la tecnología como "inmadura e insuficientemente probada" y que "permite el movimiento y el acceso a cantidades mucho mayores de datos y, por lo tanto, amplía las superficies de ataque". Simultáneamente, empresas de seguridad de redes como Fortinet, Arbor Networks, A10 Networks y Voxility asesoraron sobre implementaciones de seguridad mixtas y personalizadas contra ataques DDoS masivos previstos después de la implementación de 5G.

IoT Analytics estimó un aumento en la cantidad de dispositivos IoT, habilitados por la tecnología 5G, de 7 000 millones en 2018 a 21 500 millones en 2025. Esto puede aumentar la superficie de ataque para estos dispositivos a una escala sustancial, y la capacidad para ataques DDoS, cryptojacking , y otros ciberataques podrían aumentar proporcionalmente.

Debido a los temores de un posible espionaje de los usuarios de proveedores de equipos chinos, varios países (incluidos Estados Unidos, Australia y el Reino Unido a principios de 2019) han tomado medidas para restringir o eliminar el uso de equipos chinos en sus respectivas redes 5G. Los vendedores chinos y el gobierno chino han negado las acusaciones de espionaje. El 7 de octubre de 2020, el Comité de Defensa del Parlamento del Reino Unido publicó un informe en el que afirmaba que había pruebas claras de colusión entre Huawei y el Estado chino y el Partido Comunista Chino. El Comité de Defensa del Parlamento del Reino Unido dijo que el gobierno debería considerar la eliminación de todos los equipos de Huawei de sus redes 5G antes de lo previsto.

Interferencia electromagnetica

Predicción del tiempo

El espectro utilizado por varias propuestas de 5G, especialmente la banda n258 centrada en 26 GHz, estará cerca del de la teledetección pasiva, como la de los satélites meteorológicos y de observación de la Tierra, en particular para el monitoreo del vapor de agua a 23,8 GHz. Se espera que ocurra interferencia debido a tal proximidad y su efecto podría ser significativo sin controles efectivos. Ya se produjo un aumento de la interferencia con algunos otros usos anteriores de la banda próxima. La interferencia en las operaciones de los satélites perjudica el rendimiento de la predicción meteorológica numérica con impactos económicos y de seguridad pública sustancialmente perjudiciales en áreas como la aviación comercial.

Las preocupaciones llevaron al secretario de Comercio de EE. UU., Wilbur Ross, y al administrador de la NASA, Jim Bridenstine, en febrero de 2019 a instar a la FCC a retrasar algunas propuestas de subasta de espectro, lo que fue rechazado. Los presidentes del Comité de Asignaciones de la Cámara y el Comité de Ciencias de la Cámara escribieron cartas separadas al presidente de la FCC, Ajit Pai, solicitando una revisión y consulta adicionales con la NOAA, la NASA y el Departamento de Defensa, y advirtiendo sobre los impactos dañinos para la seguridad nacional.El director interino de la NOAA, Neil Jacobs, testificó ante el Comité de la Cámara de Representantes en mayo de 2019 que las emisiones fuera de banda de 5G podrían producir una reducción del 30 % en la precisión del pronóstico del tiempo y que la degradación resultante en el rendimiento del modelo ECMWF habría resultado en una falla en la predicción de la trayectoria y de ahí el impacto de la supertormenta Sandy en 2012. En marzo de 2019, la Armada de los Estados Unidos redactó un memorando advirtiendo sobre el deterioro e hizo sugerencias técnicas para controlar los límites de fuga de banda, para pruebas y despliegue, y para la coordinación de la industria inalámbrica y los reguladores con el clima. organizaciones de previsión.

En la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (WRC) cuatrienal de 2019, los científicos atmosféricos abogaron por una fuerte amortiguación de −55 dBW, los reguladores europeos acordaron una recomendación de −42 dBW y los reguladores de EE. UU. (FCC) recomendaron una restricción de −20 dBW, que permitiría señales 150 veces más potentes que la propuesta europea. La UIT decidió un nivel intermedio de −33 dBW hasta el 1 de septiembre de 2027 y luego un estándar de −39 dBW. Esto está más cerca de la recomendación europea, pero incluso el estándar más alto retrasado es mucho más débil que el que abogan los científicos atmosféricos, lo que provocó advertencias de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) de que el estándar de la UIT, 10 veces menos estricto que su recomendación, trae la "potencial para degradar significativamente la precisión de los datos recopilados".Un representante de la Sociedad Meteorológica Estadounidense (AMS) también advirtió sobre la interferencia, y el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF), advirtió severamente, diciendo que la sociedad corre el riesgo de que "la historia se repita" al ignorar las advertencias de los científicos atmosféricos. (haciendo referencia al calentamiento global, cuyo seguimiento podría verse en peligro). En diciembre de 2019, el Comité Científico de la Cámara de Representantes de EE. UU. envió una solicitud bipartidista a la Oficina de Responsabilidad Gubernamental (GAO) para investigar por qué existe tal discrepancia entre las recomendaciones de las agencias científicas civiles y militares de EE. UU. y el regulador, la FCC.

Aviación

La FAA de los Estados Unidos advirtió que los altímetros de radar en las aeronaves, que operan entre 4,2 y 4,4 GHz, podrían verse afectados por las operaciones 5G entre 3,7 y 3,98 GHz. Esto es particularmente un problema con los altímetros más antiguos que usan filtros de RF que carecen de protección contra las bandas vecinas. Esto no es un gran problema en Europa, donde 5G usa frecuencias más bajas entre 3,4 y 3,8 GHz. No obstante, la DGAC en Francia también expresó preocupaciones similares y recomendó que los teléfonos 5G se apaguen o se pongan en modo avión durante los vuelos.

El 31 de diciembre de 2021, el secretario de Transporte de los EE. UU., Pete Buttigieg, y Steve Dickinson, administrador de la Administración Federal de Aviación, solicitaron a los directores ejecutivos de AT&T y Verizon que retrasaran la implementación de 5G por preocupaciones relacionadas con la aviación. Los funcionarios del gobierno pidieron un retraso de dos semanas a partir del 5 de enero de 2022 mientras se realizan investigaciones sobre los efectos en los altímetros de radar. Los funcionarios de transporte del gobierno también pidieron a los proveedores de telefonía celular que pospusieran su nuevo servicio 5G cerca de 50 aeropuertos prioritarios, para minimizar la interrupción del tráfico aéreo que sería causada por algunos aviones que no pueden aterrizar con poca visibilidad. Después de llegar a un acuerdo con funcionarios del gobierno el día anterior,Verizon y AT&T activaron sus redes 5G el 19 de enero de 2022, excepto ciertas torres cerca de 50 aeropuertos. AT&T redujo su implementación incluso más allá de lo requerido por su acuerdo con la FAA.

La FAA se apresuró a probar y certificar los altímetros de radar por interferencia para que los aviones pudieran realizar aterrizajes por instrumentos (por ejemplo, de noche y con poca visibilidad) en los aeropuertos afectados. Para el 16 de enero, tenía equipos certificados en el 45 % de la flota estadounidense y el 78 % para el 20 de enero. Las aerolíneas se quejaron del impacto evitable en sus operaciones, y los comentaristas dijeron que el asunto ponía en duda la competencia de la FAA. Varias aerolíneas internacionales sustituyeron diferentes aviones para evitar problemas al aterrizar en los aeropuertos programados, y alrededor del 2% de los vuelos (320) fueron cancelados la noche del 19 de enero.

Satélite

Se espera que varias redes 5G desplegadas en la banda de radiofrecuencia de 3,3 a 3,6 GHz causen interferencias con las estaciones de satélite de banda C, que funcionan recibiendo señales de satélite a una frecuencia de 3,4 a 4,2 GHz. Esta interferencia se puede mitigar con convertidores descendentes de bloque de bajo ruido y filtros de guía de ondas.

Wifi

En regiones como EE. UU. y la UE, la banda de 6 GHz se abrirá para aplicaciones sin licencia, lo que permitiría el despliegue de 5G-NR sin licencia, versión 5G de LTE en espectro sin licencia, así como Wi-Fi 6e. Sin embargo, la interferencia podría ocurrir con la coexistencia de diferentes estándares en la banda de frecuencia.

Sobrevaloración

Ha habido preocupaciones en torno a la promoción de 5G, cuestionando si la tecnología está sobrevalorada. Hay dudas sobre si 5G realmente cambiará la experiencia del cliente, la capacidad de la señal mmWave de 5G para brindar una cobertura significativa, exagerar lo que 5G puede lograr o atribuir erróneamente la mejora tecnológica continua a "5G", falta de un nuevo caso de uso para que los operadores se beneficien, mal centrarse en enfatizar los beneficios directos para los consumidores individuales en lugar de los dispositivos de internet de las cosas o resolver el problema de la última milla, y eclipsar la posibilidad de que en algunos aspectos podría haber otras tecnologías más apropiadas. Este tipo de preocupaciones también ha llevado a los consumidores a no confiar en la información proporcionada por los proveedores de telefonía celular sobre el tema.

Desinformación y controversia

Salud

Existe una larga historia de miedo y ansiedad en torno a las señales inalámbricas que es anterior a la tecnología 5G. Los temores sobre 5G son similares a los que persistieron durante las décadas de 1990 y 2000. Se centran en afirmaciones marginales de que la radiación no ionizante representa un peligro para la salud humana. A diferencia de la radiación ionizante, la radiación no ionizante no puede eliminar electrones de los átomos. El CDC dice: "La exposición a cantidades intensas y directas de radiación no ionizante puede dañar el tejido debido al calor. Esto no es común y es principalmente preocupante en el lugar de trabajo para aquellos que trabajan en grandes fuentes de dispositivos de radiación no ionizante y instrumentos". Algunos defensores de la salud marginal afirman que los estándares regulatorios son demasiado bajos y están influenciados por grupos de presión.

Se han publicado muchos libros populares de dudoso mérito sobre el tema, incluido uno de Joseph Mercola que alega que las tecnologías inalámbricas causaron numerosas afecciones, desde TDAH hasta enfermedades cardíacas y cáncer cerebral. Mercola ha recibido fuertes críticas por su antivacunación durante la pandemia de COVID-19 y la FDA le advirtió que dejara de vender curas falsas de COVID-19 a través de su negocio de medicina alternativa en línea.

Según el New York Times , un origen de la controversia sobre la salud del 5G fue un estudio erróneo e inédito que el físico Bill P. Curry realizó para la Junta Escolar del condado de Broward en 2000 que indicaba que la absorción de microondas externas por parte del tejido cerebral aumentaba con la frecuencia. Según los expertos, esto estaba mal, las ondas milimétricas utilizadas en 5G son más seguras que las microondas de menor frecuencia porque no pueden penetrar la piel y llegar a los órganos internos. Curry había confundido la investigación in vitro e in vivo . Sin embargo, el estudio de Curry se distribuyó ampliamente en Internet. Escribiendo en The New York Timesen 2019, William Broad informó que RT America comenzó a transmitir programas que vinculan 5G con efectos nocivos para la salud que "carecen de respaldo científico", como "cáncer cerebral, infertilidad, autismo, tumores cardíacos y enfermedad de Alzheimer". Broad afirmó que las reclamaciones habían aumentado. RT America había realizado siete programas sobre este tema a mediados de abril de 2019, pero solo uno en todo 2018. La cobertura de la red se había extendido a cientos de blogs y sitios web.

En abril de 2019, la ciudad de Bruselas en Bélgica bloqueó una prueba de 5G debido a las normas de radiación. En Ginebra, Suiza, se detuvo una actualización planificada a 5G por la misma razón. La Asociación Suiza de Telecomunicaciones (ASUT) ha dicho que los estudios no han podido demostrar que las frecuencias 5G tengan algún impacto en la salud.

Según CNET, "Los miembros del Parlamento de los Países Bajos también están pidiendo al gobierno que analice más de cerca la 5G. Varios líderes del Congreso de los Estados Unidos han escrito a la Comisión Federal de Comunicaciones expresando su preocupación por los posibles riesgos para la salud. En Mill Valley, California, el ayuntamiento bloqueó el despliegue de nuevas células inalámbricas 5G". Se plantearon preocupaciones similares en Vermont y New Hampshire. Se cita a la FDA de EE. UU. diciendo que "sigue creyendo que los límites de seguridad actuales para la exposición a la energía de radiofrecuencia de los teléfonos celulares siguen siendo aceptables para proteger la salud pública".Después de la campaña de grupos activistas, una serie de pequeñas localidades en el Reino Unido, incluidas Totnes, Brighton and Hove, Glastonbury y Frome, aprobaron resoluciones contra la implementación de más infraestructura 5G, aunque estas resoluciones no tienen impacto en los planes de implementación.

COVID-19 teorías de conspiración y ataques incendiarios

Dado que la introducción de la tecnología 5G coincidió con la época de la pandemia de COVID-19, varias teorías de conspiración que circulan en línea postularon un vínculo entre el SARS-CoV-2 y 5G. Esto ha dado lugar a decenas de incendios provocados en postes de telecomunicaciones en los Países Bajos (Ámsterdam, Róterdam, etc.), Irlanda (Cork, etc.), Chipre, el Reino Unido (Dagenham, Huddersfield, Birmingham, Belfast y Liverpool), Bélgica (Pelt), Italia (Maddaloni), Croacia (Bibinje) y Suecia. Condujo a al menos 61 presuntos ataques incendiarios contra postes telefónicos solo en el Reino Unido y más de veinte en los Países Bajos.

En los primeros meses de la pandemia, los manifestantes contra el bloqueo en las protestas por las respuestas a la pandemia de COVID-19 en Australia fueron vistos con carteles anti-5G, una señal temprana de lo que se convirtió en una campaña más amplia de los teóricos de la conspiración para vincular la pandemia con la tecnología 5G. . Hay dos versiones de la teoría de la conspiración 5G-COVID 19:

1. La primera versión afirma que la radiación debilita el sistema inmunológico, haciendo que el cuerpo sea más vulnerable al SARS-CoV-2 (el virus que causa el COVID-19).
2. La segunda versión afirma que 5G causa COVID-19. Hay diferentes variaciones sobre esto. Algunos afirman que la pandemia es un encubrimiento de enfermedades causadas por la radiación 5G o que el COVID-19 se originó en Wuhan porque esa ciudad era "la ciudad conejillo de indias para 5G".

Comercialización de servicios no 5G

En varias partes del mundo, los operadores han lanzado numerosas tecnologías de diferentes marcas, como "5G Evolution", que anuncian la mejora de las redes existentes con el uso de la "tecnología 5G".Sin embargo, estas redes anteriores a 5G son una mejora en las especificaciones de las redes LTE existentes que no son exclusivas de 5G. Si bien la tecnología promete ofrecer velocidades más altas, y AT&T la describe como una "base para nuestra evolución a 5G mientras se finalizan los estándares 5G", no se puede considerar como 5G real. Cuando AT&T anunció 5G Evolution, 4x4 MIMO, la tecnología que AT&T está utilizando para ofrecer velocidades más altas, ya había sido implementada por T-Mobile sin tener la marca 5G. Se afirma que dicha marca es un movimiento de marketing que causará confusión entre los consumidores, ya que no queda claro que tales mejoras no sean verdaderas 5G.

Historia

• En abril de 2008, la NASA se asoció con Geoff Brown y Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp para desarrollar un enfoque de tecnología de comunicaciones de quinta generación, aunque en gran parte preocupado por trabajar con nanosatélites.
• En 2008, se formó el programa de I + D de TI de Corea del Sur de "Sistemas de comunicación móvil 5G basados ​​​​en relés y acceso múltiple por división de haz con cooperación grupal".
• En agosto de 2012, la Universidad de Nueva York fundó NYU Wireless, un centro de investigación académica multidisciplinario que ha realizado un trabajo pionero en comunicaciones inalámbricas 5G.
• El 8 de octubre de 2012, la Universidad de Surrey del Reino Unido obtuvo 35 millones de libras esterlinas para un nuevo centro de investigación 5G, financiado conjuntamente por el UK Research Partnership Investment Fund (UKRPIF) del gobierno británico y un consorcio de operadores móviles internacionales clave y proveedores de infraestructura, incluido Huawei, Samsung, Telefónica Europa, Fujitsu Laboratories Europa, Rohde & Schwarz y Aircom International. Ofrecerá instalaciones de prueba a los operadores móviles deseosos de desarrollar un estándar móvil que utilice menos energía y menos espectro de radio, al tiempo que ofrece velocidades superiores a la 4G actual con aspiraciones de que la nueva tecnología esté lista en una década.
• El 1 de noviembre de 2012, el proyecto de la UE "Habilitadores de comunicaciones móviles e inalámbricas para la sociedad de la información de los veinte y veinte" (METIS) inicia su actividad hacia la definición de 5G. METIS logró un consenso mundial temprano sobre estos sistemas. En este sentido, METIS desempeñó un papel importante en la creación de consenso entre otras partes interesadas importantes externas antes de las actividades de estandarización global. Esto se hizo iniciando y abordando el trabajo en los foros mundiales pertinentes (p. ej., el UIT-R), así como en los organismos reguladores nacionales y regionales.
• También en noviembre de 2012, se puso en marcha el proyecto iJOIN EU, centrado en la tecnología de "pequeñas células", que es clave para aprovechar recursos limitados y estratégicos, como el espectro de ondas de radio. Según Günther Oettinger, comisario europeo de Economía y Sociedad Digitales (2014-2019), "una utilización innovadora del espectro" es uno de los factores clave en el corazón del éxito de 5G. Oettinger lo describió además como "el recurso esencial para la conectividad inalámbrica de la cual 5G será el principal impulsor". iJOIN fue seleccionado por la Comisión Europea como uno de los proyectos de investigación pioneros en 5G para mostrar los primeros resultados de esta tecnología en el Mobile World Congress 2015 (Barcelona, ​​España).
• En febrero de 2013, el Grupo de Trabajo 5D del UIT-R (WP 5D) inició dos elementos de estudio: (1) Estudio sobre la Visión de las IMT para 2020 y más allá, y; (2) Estudio sobre tendencias tecnológicas futuras para los sistemas IMT terrestres. Ambos con el objetivo de tener una mejor comprensión de los aspectos técnicos futuros de las comunicaciones móviles hacia la definición de la próxima generación móvil.
• El 12 de mayo de 2013, Samsung Electronics declaró que había desarrollado un sistema "5G". La tecnología central tiene una velocidad máxima de decenas de Gbit/s (gigabits por segundo). En las pruebas, las velocidades de transferencia de la red "5G" enviaron datos a 1,056 Gbit/s a una distancia de hasta 2 kilómetros con el uso de un MIMO 8*8.
• En julio de 2013, India e Israel acordaron trabajar juntos en el desarrollo de tecnologías de telecomunicaciones de quinta generación (5G).
• El 1 de octubre de 2013, NTT (Nippon Telegraph and Telephone), la misma empresa que lanzó la primera red 5G del mundo en Japón, gana el Premio del Ministro de Asuntos Internos y Comunicaciones en CEATEC por sus esfuerzos en I+D de 5G.
• El 6 de noviembre de 2013, Huawei anunció planes para invertir un mínimo de 600 millones de dólares en I+D para redes 5G de próxima generación capaces de alcanzar velocidades 100 veces superiores a las redes LTE modernas.
• El 3 de abril de 2019, Corea del Sur se convirtió en el primer país en adoptar 5G. Solo unas horas después, Verizon lanzó sus servicios 5G en los Estados Unidos y cuestionó la afirmación de Corea del Sur de convertirse en el primer país del mundo con una red 5G, porque supuestamente, el servicio 5G de Corea del Sur se lanzó inicialmente para solo seis celebridades de Corea del Sur para que Corea del Sur podría reclamar el título de tener la primera red 5G del mundo. De hecho, las tres principales empresas de telecomunicaciones de Corea del Sur (SK Telecom, KT y LG Uplus) sumaron más de 40.000 usuarios a su red 5G el día del lanzamiento.
• En junio de 2019, Filipinas se convirtió en el primer país del sudeste asiático en implementar una red 5G después de que Globe Telecom lanzara comercialmente sus planes de datos 5G a los clientes.
• AT&T brinda el servicio 5G a consumidores y empresas en diciembre de 2019 antes de los planes para ofrecer 5G en todo Estados Unidos en la primera mitad de 2020.

Otras aplicaciones

Automóviles

5G Automotive Association ha estado promoviendo la tecnología de comunicación C-V2X que se implementará primero en 4G. Prevé la comunicación entre vehículos e infraestructuras.

Gemelos digitales

Un gemelo digital en tiempo real del objeto real, como un motor de turbina, un avión, turbinas eólicas, plataformas marinas y tuberías. Las redes 5G ayudan a construirlo debido a la latencia y el rendimiento para capturar datos de IoT casi en tiempo real y admitir gemelos digitales.

Seguridad Pública

Se espera que la transmisión de datos y video de misión crítica (MCPTT, por sus siglas en inglés) y de video y datos de misión crítica mejoren en 5G.

Inalámbrico fijo

Las conexiones inalámbricas fijas ofrecerán una alternativa a la banda ancha de línea fija (conexiones ADSL, VDSL, fibra óptica y DOCSIS) en algunos lugares.

Transmisión inalámbrica de video para aplicaciones de transmisión.

Sony ha probado la posibilidad de usar redes 5G locales para reemplazar los cables SDI que se usan actualmente en las videocámaras de transmisión.