5G networks impact on fiber-optic cabling requirements and infrastructure

Las posibilidades parecen infinitas, lo que hace posible que 5G sea una revolución en lugar de solo una evolución en tu demanda de infraestructura de fibra.

Las redes 5G prometen conectar personas y cosas a través de redes y aplicaciones inteligentes, generando una gran cantidad de datos. Su objetivo es proporcionar lo mejor de todos los factores de rendimiento al conectar más dispositivos. Estos avances en la red permitirán e inspirarán una nueva ola de informática e innovación tecnológica que cambiará la forma en que vivimos y trabajamos. Pero antes de que 5G se convierta en realidad, la infraestructura de red debe estar lista para soportar los miles de millones de dispositivos y billones de megabits de datos que inundarán la red. Echemos un vistazo a cómo afectará el 5G a los requisitos de fibra óptica.

Inicialmente, las capacidades de la red celular eran bastante simples, pero a medida que cada generación expandía su funcionalidad, sus aplicaciones y sus servicios, la infraestructura de red que las respaldaba se volvió cada vez más compleja. Lograr todas las ofertas de 5G requerirá una infraestructura de red más densa y rica en fibra para ofrecer indicadores clave de rendimiento: menor latencia, mayor duración de la batería, velocidades de datos más altas, confiabilidad ultra alta y mayor cantidad de dispositivos conectados.

¿Por qué el 5G es diferente?

5G permite la perspectiva de una sociedad verdaderamente conectada, y su impacto se siente en prácticamente todas las industrias. Internet de las cosas (IoT) transformará la economía y la forma en que vivimos nuestras vidas. 5G también cambiará y creará nuevas oportunidades económicas.

  • Los edificios/ciudades/comunidades inteligentes 5G brindarán servicios más eficientes a los ciudadanos, aumentarán la colaboración entre diferentes sectores económicos y fomentarán modelos comerciales innovadores en los sectores público y privado.
  • En el ámbito de la salud, 5G permitirá que la medicina virtual aumente sustancialmente la eficacia de la atención preventiva y la cirugía robótica.
  • Los vehículos autónomos ayudarán a que el transporte sea más seguro, simplificarán el estacionamiento y mejorarán el flujo y la congestión del tráfico.

Las oportunidades anteriores dependen en gran medida de los datos en tiempo real, lo que hace que la necesidad de menor latencia y mayor ancho de banda sea mucho más crítica. Esto, a su vez, impulsa la necesidad de una informática de vanguardia para permitir que los datos críticos se transfieran rápidamente.

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Las capacidades de la red celular iban desde voz analógica a 14,4 kbits/s hasta la promesa de conectividad de Internet de las cosas a varios gigabits por segundo. El siguiente paso en la evolución del acceso inalámbrico a 5G será muy diferente de los pasos anteriores.

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El desarrollo inicial de las redes celulares aprovechó las macro torres que utilizaban un espectro de menor longitud de onda, capaz de cubrir grandes áreas físicas, colocando algunas hasta a 40 kilómetros de distancia (si la topología lo permitía). Sin embargo, las torres no se podían colocar en todas partes, y cada vez se desplegaban más small cells y cabezales de radio para acercar la radio al usuario.

Las small cells comenzaron a aumentar la cobertura y la capacidad en las implantaciones de 3G y 4G, y se introdujo el término “densificación”. Con 5G, a diferencia de sus predecesores, se utilizará un conjunto diferente de frecuencias para implementar nuevos servicios. Sub-6GHz se utilizará globalmente como base para la conectividad móvil en toda la ciudad, mientras que las partes más altas del espectro (24GHz y frecuencias de ondas milimétricas) se utilizarán para una cobertura de gran ancho de banda. Este nuevo espectro de banda superior tiene inherentemente una limitación más significativa de cobertura de distancia. Por tanto, la densificación adquiere un significado completamente nuevo.

Como se muestra en la figura “Redes 4G actuales vs. futuras redes 5G”, el alcance de una macro celda 4G típica en la actualidad podría cubrir teóricamente 25 kilómetros cuadrados. Los planes para 5G tienen hasta 60 small cells que cubren solo 2,5 kilómetros cuadrados. Las necesidades reales de implementación varían, pero una proporción de 1:600 es un nivel de densificación completamente nuevo a considerar.

La fibra óptica es el medio preferido para las redes de backhaul inalámbricas existentes, e incluso en redes donde este no es el caso, el backhaul inalámbrico eventualmente necesita conectarse a un backhaul de fibra. También se preferirá la fibra para lo que se conoce como “fronthaul”, que conecta la densa malla de small cells 5G. ¿Por qué sucede? Velocidades más altas con menor atenuación, inmunidad a interferencias electromagnéticas, tamaño pequeño y un potencial de ancho de banda prácticamente ilimitado se encuentran entre las muchas razones por las que la fibra es la elección correcta. La pregunta es: “¿Cuántas fibras se necesitan para soportar cada celda?” Y la respuesta dependerá principalmente de los protocolos tecnológicos que se empleen.

Usando nuestro ejemplo de 60 celdas por 2,5 kilómetros cuadrados, algunas estimaciones sugieren que las oportunidades que provienen de 5G dependen en gran medida de los datos en tiempo real, lo que hace que una menor latencia y un mayor ancho de banda sean más críticos que nunca. Se necesitarían 12 kilómetros de cable de fibra para conectarlos. Pero espera, todavía necesitamos más información...

Hoy en día, muchos operadores están utilizando el protocolo Common Public Radio Interface (CPRI) para cabezales de radio de macro torres para admitir una amplia variedad de servicios celulares (2G, 3G y 4G/LTE). Tradicionalmente, cada sector y cada banda recibían un par dedicado (una fibra para la transmisión y recepción de datos); los operadores podían colocar 24 o 36 fibras en un sitio de celda y estar seguros de que tenían espacio para aumentar la capacidad en ese sitio.

Los operadores deberán decidir retener redes y protocolos dedicados punto a punto o elegir emplear soluciones multiplexadas por división de ondas (WDM) para reducir las necesidades de recuento de fibra.

Con una solución WDM, la misma macro torre descrita anteriormente podría ser servida con solo dos fibras. Hay compensaciones con cualquiera de los métodos y las circunstancias individuales pueden llevar a decisiones diferentes.

A medida que crece la densificación de small cells (no solo para las necesidades futuras de 5G, sino también para las necesidades existentes de 3G y 4G), la proliferación de fibra óptica y puntos de conexión a lo largo de estas redes crecerá a un ritmo acelerado.

Si un operador elige mantener un sitio de small cell con una, dos o doce fibras, ¿cómo afecta eso realmente el costo? Una cosa que sabemos con certeza acerca de la implantación de la infraestructura de red es que agregar más capacidad física por adelantado es mucho menos costoso que volver a agregar una capa más. El aumento incremental de los costos a medida que aumenta el número de fibras por celda no es tan dramático como podrías pensar. El aumento de costo para pasar de una a doce fibras es menos del diez por ciento.

Los operadores tienden a un enfoque convergente en la planta exterior, donde las redes inalámbricas se superponen con las implementaciones cableadas. Hemos visto esto en el metro durante años, y ahora la construcción de fibra hasta el hogar se está combinando con iniciativas de densificación inalámbrica. Impulsada por el ciclo de demanda del consumidor, las nuevas aplicaciones y la infraestructura reforzada, la demanda de fibra sigue creciendo.

llevándolo adentro

5G no es solo para exteriores - su impacto también se sentirá en interiores. El 5G “romperá” muchas redes de sistemas de antenas distribuidas (DAS), ya que las antenas deberán estar más cerca que en las implantaciones de 3G y 4G.

Además, las infraestructuras heredadas basadas en cobre no podrán mantenerse al día con el ancho de banda 5G. Para mantenerse al día, los edificios inteligentes se someterán a su propia transformación de fibra a horizontal.

¿Recuerdas cuando perdiste la señal cuando subiste al ascensor? Dado que la mayor parte del tráfico celular actual tiene lugar en interiores, muchos edificios han mejorado su cobertura celular, por lo que estos incidentes son ahora pocos y espaciados. DAS y las small cells han aumentado la cobertura celular en interiores y en grandes ubicaciones públicas en función de las demandas de los consumidores de conectividad continua. De hecho, en la industria ahora se hace referencia a la tecnología inalámbrica como la cuarta utilidad, tan importante para un edificio como el agua, la electricidad o el HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado). Esta tendencia solo aumentará a medida que aumente la sed de conectividad del consumidor.

Y eso no es todo. Solo hablamos brevemente sobre IoT, pero imagina nuevamente sensores y dispositivos en casi todas las “cosas” que los hacen inteligentes: servicios públicos e iluminación, refrigeradores, botes de basura, sistemas de seguridad, estacionamientos, etc. Agrega a eso los wearables y la realidad aumentada y podrás comenzar a ver las posibilidades en interiores y exteriores.

Sin duda, el 5G será una evolución de las redes actuales, pero su impacto probablemente será aún más significativo. Además de una evolución, 5G es potencialmente una revolución. Las posibilidades son prácticamente ilimitadas, pero una infraestructura inteligente de fibra profunda será fundamental para hacer realidad esa perspectiva.

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