¿Qué es la 5G y cómo cambiará el mundo?

La red móvil de quinta generación se denomina 5G. Se trata de una tecnología inalámbrica totalmente nueva y global que es compatible con las redes 1G, 2G, 3G y Redes 4G. La red 5G va camino de representar la próxima generación de redes celulares inalámbricas, más allá de la actual 4G Long Term Evolution (LTE). Se espera que ofrezca velocidades de datos superiores, de 1 a 10 Gbps, una mayor amplitud de banda, de 4000 Mbps, una latencia inferior en 1 ms, una eficiencia energética de 90%, una fiabilidad de 99,9%, una capacidad de datos móviles de 10 Tb y una mayor duración de la batería que las redes 4G. Con servicios únicos de banda ancha de datos y aplicaciones en tiempo real, la 5G promete satisfacer las crecientes demandas de los usuarios proporcionando miles de millones de conexiones fiables y una communicación masiva del Internet de las Cosas (IoT). Podrá integrar numerosas tecnologías y técnicas modernas que las generaciones anteriores no podían soportar debido a su limitada capacidad y compatibilidad.

Quién inventó y quién posee el 5G

5G forma parte del viaje evolutivo de las redes inalámbricas celulares. No ha sido inventada ni es propiedad de ninguna empresa o país en particular, sino que es el resultado del esfuerzo de distintos investigadores, fabricantes y proveedores de servicios. El 3^rd Proyecto de Asociación para la Generación (3GPP) es la organización responsable de definir las especificaciones de cada tecnología celular, incluida la 5G. Desempeña un papel importante en el diseño de la red 5G, teniendo en cuenta su tecnología de interfaz radioeléctrica, las normas de communicación, el espectro, las capas de servicio, etc. Sin embargo, el sector de las telecomunicaciones de cada país está tratando de ser el primero en anunciar el despliegue comercial completo de la red 5G según los estándares definidos por el 3GPP.

¿Cómo funciona la 5G?

Inicialmente, la red 5G se despliega sobre las redes 4G existentes para lanzamientos commerciales básicos. Esta parte del estándar de red 5G se denomina Non-Standalone (NSA). Es como un canal de datos extra rápido conectado a la infraestructura 4G LTE existente para gestionar el plano de control y el tráfico pesado. A medida que evolucione la tecnología 5G, traerá consigo una nueva arquitectura de núcleo 5G y operará toda la red en solitario, lo que se conoce como red 5G Standalone (SA).

La tecnología y los principios de funcionamiento del 5G son los mismos que los del 4G LTE, pero más perfeccionados. Al igual que 4G, 5G utiliza la técnica de Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM) para una transmisión y recepción de datos rápida y eficiente en recursos. Los servicios de red innovadores y mejorados de 5G se deben a su Nueva Radio (NR), que es una interfaz aérea más flexible, capaz, escalable y ampliable. Proporciona servicios móviles de banda ancha de alta velocidad que mejoran notablemente la experiencia del usuario y la calidad del servicio (QoS).

Arquitectura de la red 5G

La arquitectura de la red 5G consta de dos partes principales:

1. Red de acceso radioeléctrico (RAN): 

La RAN cubre la parte de acceso de la red que incluye células pequeñas, macrocélulas, estaciones base (eNB), equipos de célula y equipos de edificios y viviendas que se utilizan para transferir datos de los usuarios a la red central. La 5G mejorará la conectividad de los usuarios periféricos desplegando varias células pequeñas, femtocélulas, picocélulas y microcélulas sobre la capa de macrocélulas, proporcionando una fuerte cobertura de red y llenando los huecos, especialmente en el borde de la célula. Estas células pequeñas funcionarán en la banda de frecuencia de ondas milimétricas (mmWave), una nueva característica de la 5G que será útil en lugares que requieran un alcance de señal más corto, como los puestos de trabajo.

Las macrocélulas funcionarán de la misma manera que en 4G LTE, sin embargo, su nivel de rendimiento de las torres se mejorará con entrada múltiple-salida múltiple (MIMO). Como su nombre indica, MIMO consiste en un gran número de antenas que permiten la transmisión y recepción múltiples simultáneamente. Su diseño de antena masiva ofrece numerosas ventajas a los usuarios y proveedores de servicios, como la conectividad de un mayor número de usuarios, una mejor utilización de los recursos de la red, un acceso más rápido, una mejor gestión del tráfico de datos y una menor latencia.

2. Red central:

La red central de 5G es se está diseñando de tal manera que podrá integrar muchas tecnologías innovadoras basadas en la nube a través de las cuales los usuarios permanecerán virtualmente conectados entre sí y gestionarán todos sus datos y operaciones a través de Internet con una respuesta más rápida y un menor índice de pérdida de datos. La red central 5G también incluye servidores distribuidos, que prestan servicios de forma instantánea con menor latencia. La red central también es responsable de gestionar las características fundamentales de la 5G, como la virtualización de funciones de red (NFV), la red definida por software (SDN) y la fragmentación de la red.

Cuáles son las bandas de frecuencia 5G en el mundo

Hemos introducido qué son las bandas de frecuencia 5G en detalles antes, actualmente, las bandas de frecuencia operativas de 4G LTE es de hasta 6 GHz. Sin embargo, la tecnología 5G podrá funcionar en bandas de frecuencia que oscilen entre 30 GHz y 300 GHz. Esta es la razón de su velocidad de red superrápida y su conectividad constante. Sin embargo, las bandas de frecuencia iniciales para 5G son inferiores a 6 GHz, en concreto entre 3,3 GHz y 3,8 GHz. La tecnología mmWave de 5G funcionará por encima de 6 GHz, entre 26 GHz y 28 GHz. mmWave proporcionará un rango de cobertura más corto y una mayor capacidad para accommodar al máximo de usuarios con un rendimiento innegablemente mejor que las redes celulares anteriores. Además, según algunas investigaciones, la 5G también reutilizará en el futuro las bandas de baja frecuencia existentes a medida que se reduzca el uso de las redes convencionales por su incapacidad para soportar aplicaciones y servicios de próxima generación.

Principales características de la 5G

La 5G será una era de conectividad en la que todos y todo estará conectado entre sí, incluidos seres humanos, dispositivos, objetos y máquinas. Esta próxima tecnología consta de numerosas características que son los principales motores de su alto rendimiento y eficiencia. Veamos en detalle cuáles son estas características:

1. MIMO masivo

Es una de las características significativas de las redes 5G al tener la capacidad de soportar múltiples transmisiones y recepciones de datos simultáneamente a través de un gran número de antenas. El tamaño de las antenas masivas Antena MIMO es similar al convencional 3G o Antenas 4G pero su capacidad será mucho mayor en comparación con ellos. Cubre la gama de frecuencias Sub-6 GHz más alta (como 3,5 GHz) y equipa una gran ganancia de multiplexación para lograr una mayor capacidad y una conectividad fiable.

2. Sub-6 GHz

La frecuencia sub-6 GHz incluye frecuencias de banda media como Wi-Fi, que oscilan entre 3 y 6 GHz. Antenas de red 5G utilizará sobre todo este espectro de gama media, ya que permite a las células pequeñas prestar servicios en interiores, así como a los potentes NodeB evolucionados (eNB) cumplir los requisitos de cobertura en exteriores. La tecnología 5G, que cubre distancias más largas, operará en bandas de baja frecuencia, como por debajo de 800 MHz.

3. Formación de haces

Entre otras muchas tecnologías 5G efectivas, La formación de haces desempeña un papel fundamental para que la red rinda al máximo de sus posibilidades. Permite a la antenas direccionales 5G para transmitir haces direccionales estrechos hacia el dispositivo del usuario específico tras elegir el canal de transmisión de datos más eficiente que va hacia él. La formación de haces también reduce las interferencias con los usuarios cercanos debido a sus haces focalizados, lo que proporciona servicios de alta calidad y una cobertura global de la red. Emplea un conjunto de antenas en fase que enfocan el haz hacia la dirección requerida.

4. mmWave

Como ya se ha dicho, mmWave ofrece un ancho de banda muy elevado y una frecuencia que oscila entre 17 GHz y 110 GHz. Al tratarse de una tecnología de corto alcance, se desplegará sobre todo en zonas densamente pobladas para dar soporte al máximo número de usuarios con su alta velocidad y capacidad, y mitigar las interferencias.

5. División de la red

La capacidad de la 5G para soportar un gran número de usuarios que acceden simultáneamente a diferentes servicios se debe a la fragmentación de la red. La fragmentación de redes crea múltiples redes virtuales sobre una arquitectura física compartida. Estas redes virtuales se dedican a usuarios, servicios, aplicaciones u operadores específicos en función de sus necesidades.

6. Virtualización de funciones de red (NFV)

Permite que el software virtualizado en hardware commercial off-the-shelf sustituya a las funciones de red en dispositivos dedicados, como balanceadores de carga, routers y cortafuegos. La NFV simplifica las funciones de red y mejora su diseño y la prestación de servicios. Permite a los proveedores de servicios crear servicios que generan mayores ingresos y aumentan la productividad.

7. Red definida por software (SDN)

Permite a la 5G diseñar, gestionar y controlar la red de forma eficiente. La SDN separa el plano de control del plano de reenvío de la red, lo que permite programar directamente el control de la red. En palabras más sencillas, el plano de control ya no está vinculado al hardware de la red y el flujo de datos puede controlarse externamente a través de una entidad de software denominada controlador, situada entre los dispositivos de red y las aplicaciones.

¿Dónde se utiliza la 5G?

Las tres principales áreas de servicio de la 5G son: IoT masivo mejorado, banda ancha móvil y communicación de misión crítica. La 5G se está probando y desplegando en muchos campos para ofrecer diversas aplicaciones y mejorar su rendimiento laboral. A continuación se indican algunas de las aplicaciones más destacadas de la 5G:

1. Red móvil de alta velocidad

La 5G proporcionará una experiencia excepcional de alta velocidad con transmisión de audio y vídeo en tiempo real. Minimizará significativamente la latencia hasta 1 ms, lo que es muy importante para la conducción autónoma y las aplicaciones de misión crítica. Desde la industria manufacturera hasta el transporte marítimo, todos y cada uno de los sectores funcionarán eficientemente con las redes móviles 5G.

2. Internet de las cosas (IoT)

IoT evolucionará con la ayuda de 5G, ya que proporciona velocidad y capacidad superrápidas a cientos y miles de dispositivos para communicarse entre sí y permanecer conectados todo el tiempo. El 5G IoT mejorará la forma en que las personas gestionan sus tareas personales y laborales en paralelo. Permitirá redes industriales de alta velocidad, streaming de vídeo y computación móvil. Los sectores que se beneficiarán del 5G IoT son la automoción, el transporte, las ciudades inteligentes, las fábricas inteligentes, la agricultura inteligente, los servicios públicos inteligentes, las redes inteligentes, la agricultura, el comercio minorista, la seguridad, la vigilancia y la sanidad.

3. Entretenimiento y multimedia

La 5G proporcionará una experiencia de vídeo de ultra alta definición desde cualquier lugar del mundo en su dispositivo móvil. Los vídeos 4K no tardarán en descargarse y los eventos en directo se retransmitirán en tiempo real, ya que el 5G es capaz de ofrecer 120 fotogramas por segundo y una calidad de vídeo de alto rango dinámico (HDR) sin almacenamiento en búfer.

¿Diferencias entre las generaciones celulares anteriores y la 5G?

La red celular 1G se introdujo en 1984 con una velocidad de datos de 2,4 Kbps. Era una tecnología analógica con un servicio básico de voz. La 2G llegó en 1990 con una velocidad de datos de 64 Kbps. Introdujo estándares digitales y se diseñó para voz. En 1998 llegó la red 3G, con una velocidad de datos de 2 Mbps. Ofrecía servicios de voz y banda ancha móvil a los usuarios, pero con una calidad de servicio degradada. La 5G proporciona una velocidad de datos y una capacidad muy superiores a las de las generaciones anteriores. La red 4G llegó en 2011 con una velocidad de datos de 100 Mbps. Introdujo protocolos basados en IP y servicios de banda ancha de alta calidad. Se espera que la próxima era de 5G supere a todas las generaciones anteriores con su velocidad de datos superrápida de 10-100 Gbps, latencia extremadamente baja y gran ancho de banda.

¿Cómo de rápido es el 5G?

La velocidad de 5G recibida en el extremo del usuario dependerá de varios factores, como la ubicación del usuario, el dispositivo del usuario y el número de usuarios conectados a la red a la vez. Sin embargo, una cosa está garantizada: la velocidad de datos de 5G será significativamente superior a la de 4G/4G LTE. 4G soporta una velocidad de datos máxima de 150 Mbps y una velocidad media de 10 Mbps. 4G LTE soporta una velocidad de datos máxima de entre 300 Mbps y 1 Gbps y una velocidad de datos media de entre 15 Mbps y 50Mbps. En cambio, se espera que 5G admita velocidades de datos máximas de hasta 20 Gbps y medias de más de 100 Mbps. Esto significa que la 5G será al menos 100 veces más rápida que la tecnología 4G LTE. Sin embargo, estas son las velocidades de datos teóricas de la red 5G. Las velocidades de datos reales serán diferentes en función del crecimiento y el tipo de red 5G. Según el informe analítico de Ookla recogido en el segundo trimestre de 2022, la velocidad de descarga 5G en Estados Unidos fue de 187,33 Mbps lograda por T-Mobile, estando en cabeza. Verizon Wireless ocupa el segundo lugar con una velocidad de descarga de 113,52 Mbps y AT&T el tercero con 71,54 Mbps. Por lo tanto, se espera que el 5G tarde algún tiempo en alcanzar estos picos de velocidad, ya que actualmente se encuentra en su fase inicial de despliegue.

¿Está ya disponible el 5G?

Aunque el despliegue inicial de la 5G ya ha comenzado en muchos países desarrollados como Corea del Sur, China, Japón, Europa y EE.UU., se espera su despliegue commercial completo para 2025, con 3.600 millones de conexiones 5G. China y EE.UU. están avanzando en el despliegue de la 5G a un ritmo mucho mayor que otros países.

Conclusión

La 5G promete revolucionar el mundo de la communicación con su conectividad de alta velocidad y tecnologías innovadoras que no se han experimentado antes. Acercará mucho más a las personas y cambiará la metodología de trabajo de todos los ámbitos, haciéndolos más eficientes y productivos.