Qual é a diferença entre 4G e 5G?

Sabia que, até 2025, prevê-se que 40% da população mundial tenha acesso ao 5G? Estávamos todos entusiasmados com o lançamento do 4G, e parece que foi ontem. No entanto, o 5G já está no horizonte. A velocidade, a eficiência e a capacidade que os nossos dispositivos móveis ganharam num período de tempo tão curto são espantosas. O 4G LTE tem sido o padrão da indústria para a Internet rápida em dispositivos móveis, à medida que a conetividade móvel continua a desenvolver-se, mas o 5G está a tornar-se rapidamente a próxima geração de tecnologia sem fios. A 5G está destinada a transformar as comunicações e interações digitais com o potencial de velocidades ultra-rápidas, latência reduzida e conetividade maciça dos dispositivos.

Este artigo irá comparar o 4G LTE e o 5G em vários parâmetros, como a velocidade, a latência, a cobertura, o custo e as aplicações. No final, saberá exatamente como variam as diferentes tecnologias e qual delas satisfaz melhor as suas necessidades.

O que é o 4G LTE?

O termo "4G LTE" significa "Fourth Generation Long Term Evolution", que é uma norma tecnológica de rede móvel para a transferência de dados a alta velocidade. É essencialmente a forma mais avançada da tecnologia de rede móvel de quarta geração. "LTE" é o elemento-chave, indicando a tecnologia que torna possível estas velocidades elevadas.

Após a transmissão dos dados, o recetor volta a juntar os bits de dados fragmentados utilizando os princípios OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Muitos pacotes de dados são enviados para um IPS (sistema de protocolo Internet) através do LTE. É adaptável porque incorpora tecnologias de antena MIMO (entrada múltipla, saída múltipla).

Caraterísticas principais:

Internet móvel de alta velocidade: Teoricamente, a velocidade máxima do LTE é de 100 Mbps. Na prática, o máximo é de 15 Mbps.

Ampla área de cobertura: Normalmente, isto proporciona uma cobertura total mais ampla, uma vez que o 4G LTE utiliza bandas de frequência baixa a média, que podem ir mais longe e penetrar em estruturas.

Baixa latência para aplicações em tempo real: A baixa latência é garantida pela tecnologia ODFMA suportada pela tecnologia LTE e reduz os atrasos no envio de grandes volumes de dados.

Aplicações:

• Ligação de diferentes sensores e dispositivos inteligentes para recolher e gerir dados.
• Os serviços de voz e outras aplicações sensíveis ao tempo são possíveis graças à latência reduzida.
• Os utilizadores podem communicar noutras cidades e em todo o mundo e trabalhar à distância graças ao LTE.

O que é o 5G?

5G, ou "Quinta Geração de Redes Móveis", é a mais recente norma tecnológica de rede celular. Oferece velocidades elevadas, menor latência e maior capacidade do que as versões anteriores, como a 4G. Isto é conseguido através da transmissão de dados de elevada largura de banda para uma variedade de dispositivos através da utilização de novas frequências de rádio, sistemas de antena avançados e arquitetura de rede.

A 5G, tal como a 4G LTE, também utiliza OFDM e funcionará segundo os mesmos princípios das redes móveis. Para proporcionar um maior nível de flexibilidade e escalabilidade, o OFDM será ainda melhorado pela nova interface aérea 5G NR (New Radio). Muitas das novas estratégias de conceção da interface aérea 5G NR, incluindo uma nova conceção de subquadros TDD (Time Division Duplex) autónomos, tornaram possível uma maior expansão da 5G.

Caraterísticas principais:

Velocidades ultra-elevadas: O 5G utiliza bandas de frequência mais elevadas, como a onda milimétrica (mmWave), para aumentar a capacidade de transmissão de dados. Teoricamente, a velocidade máxima do 5G é de 20 Gbps. É significativamente mais rápida do que a velocidade máxima do 4G, que é de 1 Gbps.

Latência extremamente baixa: Quando comparado com as redes anteriores, o 5G reduz significativamente a latência, ou atraso, o que é essencial para as aplicações que exigem uma capacidade de resposta em tempo real.

Conectividade massiva de dispositivos: Para melhorar a qualidade e a capacidade do sinal em zonas congestionadas, o 5G utiliza antenas "Massive MIMO". Estas incluem vários elementos de antena que podem enviar e receber sinais para vários dispositivos em simultâneo.

Aplicações:

• O 5G é utilizado em aplicações como a Internet das Coisas (IoT), carros autónomos e transmissão de vídeo HD de alta qualidade.
• A tecnologia 5G expande-se a uma vasta gama, incluindo cirurgia remota, carros sem condutor e melhor utilização da banda larga móvel.

Comparação de velocidades: 4G LTE vs. 5G

Para utilização diária, a tecnologia 4G LTE oferece velocidades de cerca de 100 Mbps, o que é suficiente para fazer streaming, descarregar ficheiros grandes e jogar a maioria dos jogos online. No entanto, a tecnologia 5G oferece velocidades significativamente mais elevadas. Em circunstâncias ideais, o 5G pode atingir velocidades de até 20 Gbps, com velocidades 10-100 vezes superiores às do 4G LTE. As redes 5G continuam a ultrapassar a 4G LTE mesmo em cenários reais. Os tipos de implantação, banda baixa, banda média ou banda alta 5G, determinam este comportamento no 5G. O 5G resulta nestas velocidades elevadas graças à sua tecnologia avançada, que utiliza bandas de frequência mais elevadas para permitir melhores taxas de transferência de dados.

Graças a estes avanços, os utilizadores podem agora descarregar um filme em HD numa questão de segundos e participar em actividades em tempo real, como jogos online e videoconferências, quase sem atrasos. A experiência móvel foi revolucionada pelo 4G LTE, mas o 5G oferece muito mais do que apenas velocidades de transferência mais elevadas. Muitas novas tecnologias, como a Internet das Coisas (IoT), os carros autónomos e as cidades inteligentes, serão construídas com base no 5G.

Latência e capacidade de resposta

A latência das redes 4G LTE situa-se normalmente entre 30 e 70 ms, o que é suficientemente baixo para a maioria das aplicações móveis, mas pode ainda causar atrasos visíveis em jogos ou videoconferências.

A latência do 5G pode diminuir para 1 milissegundo. O 4G LTE tem uma latência mais elevada em comparação com o 5G devido à sua arquitetura de rede, que é menos optimizada para minimizar os atrasos de transmissão. As redes 5G são construídas com um tratamento de dados mais eficiente e intervalos de fotogramas mais curtos, reduzindo a latência. Isto é perfeito para aplicações de missão crítica, como cirurgia remota e automação de fabrico em tempo real.

Em aplicações em que mesmo pequenos atrasos podem ter uma grande influência na experiência do utilizador, incluindo jogos online, videoconferência e experiências de realidade aumentada, a menor latência do 5G traduz-se em tempos de resposta mais rápidos. Aplicações como a cirurgia remota, o processamento de dados em tempo real em cidades inteligentes e os automóveis sem condutor exigirão esta capacidade de resposta quase instantânea. A 5G destina-se a gerir a transmissão de dados em tempo real de uma forma que a 4G não consegue, devido à sua latência extremamente baixa e à sua enorme capacidade.

Cobertura e disponibilidade

Uma vez que o 4G LTE utiliza bandas de frequência baixa a média, que podem ir mais longe e penetrar em estruturas, proporciona frequentemente uma cobertura global mais ampla em comparação com o 5G. Enquanto o 5G foi concebido para suportar muitos mais dispositivos, o 4G LTE consegue gerir muitos. Uma vez que estas bandas de frequências mais elevadas não conseguem passar através de obstruções, o 5G oferece velocidades muito mais rápidas, especialmente no seu espetro de banda alta, embora esteja limitado a ter uma cobertura mais ampla em alguns locais.

Com a utilização de tecnologias como MIMO massivo e pequenas células, uma rede 5G pode ligar simultaneamente mais de um milhão de dispositivos por quilómetro quadrado. Com esta melhoria significativa em relação às gerações anteriores de redes móveis, o 5G é perfeito para ambientes com elevada densidade de dispositivos, como cidades inteligentes ou grandes eventos desportivos.

A tecnologia 5G de banda alta é benéfica para as indústrias que exigem uma elevada largura de banda e um congestionamento mínimo da rede. No entanto, o 4G LTE é uma boa opção de cobertura e consistência para operações em áreas mais dispersas ou remotas devido à sua capacidade de atravessar obstáculos e chegar a locais distantes.

O 5G foi concebido para suportar as indústrias ligadas do futuro, incluindo a automação alimentada por IA e robótica. O 5G é a evolução de rede a escolher se se espera que a sua indústria cresça rapidamente e adopte tecnologia de ponta.

Compatibilidade de dispositivos e ecossistema

A 4G LTE é atualmente a tecnologia de rede móvel mais popular, suportada por uma vasta gama de smartphones, tablets e dispositivos da Internet das Coisas. Embora atualmente limitados, os dispositivos compatíveis com 5G estão a tornar-se cada vez mais common. Como estes dispositivos utilizam novas tecnologias, são normalmente mais caros.

Os smartphones e os dispositivos IoT com capacidades 5G estão a tornar-se cada vez mais acessíveis à medida que a infraestrutura 5G cresce. Em comparação com a LTE, a infraestrutura 5G é mais cara e complexa. Para que a rede central possa supervisionar as operações da rede, é necessária uma nova arquitetura baseada na nuvem. Por conseguinte, para construir e operar as redes, a 5G exigirá mais desenvolvimento e investimento do que a LTE.

Custo e acessibilidade

Entre o 4G LTE e o 5G, embora a diferença exacta de preço varie consoante o fornecedor e a localização, o 5G é geralmente mais caro do que o 4G LTE. Tal deve-se ao facto de a tecnologia mais recente exigir um maior investimento em infra-estruturas. Isto resulta em custos de planos de dados mais elevados para os consumidores, mas o 4G LTE continua a ser uma opção mais económica para os utilizadores que não precisam das velocidades muito mais elevadas que o 5G oferece.

• Implantação da rede:

A implantação da rede 5G é mais dispendiosa do que a manutenção da atual infraestrutura 4G LTE, o que poderá resultar em encargos mais elevados para os clientes.

• Custo do dispositivo:

A rede 5G também pode ter um custo para os dispositivos que requerem capacidades 5G, que são normalmente mais caros do que os seus dispositivos compatíveis com 4G LTE.

• Utilização de dados:

Embora o 5G ofereça velocidades mais elevadas, para os utilizadores que podem utilizar grandes quantidades de dados, podem enfrentar um aumento de custos mais elevado quando mudam para os serviços 5G.

Eficiência energética e impacto ambiental

As redes 4G LTE modernas utilizam funcionalidades de gestão de energia para otimizar a utilização de energia, especialmente quando estão em estado inativo, em que o consumo de energia é significativamente menor. Em geral, as redes 4G LTE utilizam mais energia do que as tecnologias celulares mais antigas, como a 3G, devido às suas velocidades de dados mais rápidas, que exigem níveis de energia mais elevados durante a transferência de dados.

Embora as redes 5G sejam mais eficientes do ponto de vista energético do que as 4G, podem continuar a consumir muita energia devido ao aumento da capacidade de dados. O consumo de energia também aumenta com a transmissão mmWave, a computação de ponta e quando as aplicações como a Internet das Coisas se tornam mais common. No entanto, o sector das telecomunicações está a implementar a inovação e a pensar fora da caixa para permitir o seguinte.

• Refrigeração, chipsets e processamento de dados energeticamente eficientes para reduzir o consumo de energia de base.
• Gestão inteligente e dinâmica do núcleo e da RAN para minimizar o desperdício, reconfigurando ou desligando seletivamente os recursos subutilizados.
• Melhores procedimentos de instalação e teste para encontrar e eliminar causas ineficientes de sobreposição de cobertura celular, interferência de RF e perda de sinal.

Considerações sobre sustentabilidade:

O 5G ajuda nas iniciativas de sustentabilidade, apoiando tecnologias ecológicas como a automação eficiente em termos energéticos e as redes inteligentes. Estudos sugerem que, em termos de bits de dados por quilowatt, as redes 5G podem ser até 90% mais eficientes do que as redes 4G. Em comparação com a 4G, esta utiliza menos sinalização e envia dados mais rapidamente. Até 2030, o 5G tem o potencial de reduzir as emissões de dióxido de carbono em milhares de milhões de toneladas.

Casos de utilização: Quando escolher 4G LTE vs. 5G

Casos de utilização 4G LTE:

• Banda larga móvel: Utilização de smartphones e tablets para aceder à Internet para fins como a navegação em linha, o streaming de vídeo e a utilização de aplicações com grande volume de dados.
• Dispositivos IoT em grandes áreas: Ligar diferentes sensores e dispositivos inteligentes para recolher e gerir dados. A mesma norma LTE deu origem à categoria concorrente conhecida como NB-IoT (Narrowband IoT), que se destina à utilização máquina-a-máquina e tem registado um enorme aumento de aceitação.
• Redes de segurança pública: Estas redes fornecem aos socorristas uma ligação de voz e dados fiável e rápida numa emergência.
• Acesso fixo sem fios: Para áreas onde as opções de banda larga com fios são limitadas, o 4G LTE proporciona uma conetividade fiável à Internet.

Casos de utilização 5G:

• Aplicações de elevada largura de banda: As velocidades de dados rápidas do 5G permitem a transmissão sem problemas de grandes ficheiros de vídeo 4K, que exigem uma grande capacidade. O 5G pode proporcionar experiências de RV e RA viáveis e de alta resolução, que frequentemente exigem a transmissão de vídeo 4K com uma grande largura de banda.
• Cuidados de saúde: Tecnologia vestível, saúde em linha, diagnósticos e operações à distância e apoio da IA a pessoas com deficiência.
• Veículos autónomos: No mais curto espaço de tempo, os veículos autónomos devem ser capazes de processar informações e fazer os ajustes necessários. As frotas de veículos autónomos poderão obter actualizações e efetuar modificações graças à latência ultra baixa, à capacidade melhorada e à cobertura.
• Cidades inteligentes: Para melhor servir os seus residentes, controlar os serviços públicos e vigiar a infraestrutura da cidade, os governos locais estão a utilizar redes 5G.

Casos de uso para redes híbridas: As empresas podem ter a flexibilidade das soluções de ponta 5G e LTE em locais temporários e permanentes, sem perda de segurança, fiabilidade, desempenho de aplicações ou simplicidade de gestão. Tudo o que é necessário para manter os funcionários e a tecnologia importante conectados é fornecido por soluções híbridas de rede de área ampla (WAN).

Conclusão

Com a sua extensa cobertura e baixo custo, o 4G LTE continua a ser a base da ligação móvel, mas o 5G oferece melhorias revolucionárias em termos de velocidade, latência e conetividade. A decisão entre 4G LTE e 5G baseia-se na disponibilidade e nas necessidades individuais.

É evidente que, no debate 4G LTE vs. 5G, cada rede pode ter as suas vantagens. A melhor opção para si dependerá das suas necessidades específicas. Embora o 5G prometa uma conetividade muito maior, latência reduzida e velocidades mais rápidas, o 4G LTE continua a ser uma opção fiável e abrangente para áreas que não necessitam atualmente de um desempenho de ponta. O mais importante é garantir que a sua rede é capaz de satisfazer as exigências do presente e do futuro, independentemente de estar a preparar-se para a transição para a tecnologia 5G ou a otimizar a 4G LTE.