Desmistificando a tecnologia 5G | Corning

Ao contrário dos seus antecessores, a quinta geração da tecnologia de rede de telefonia móvel fará mais do que apenas possibilitar que os celulares funcionem mais rapidamente. O conjunto de tecnologias arquitetadas em conjunto para permitir o 5G mudará fundamentalmente a forma como interagimos com os dispositivos e como eles interagem entre si.

Previsto para ser até 10x mais rápido que o LTE atual, com latência bastante reduzida,* o 5G ajudará a transformar tecnologias que consomem muitos dados e onde a confiabilidade é crítica, como realidade virtual (RV), realidade aumentada (RA), inteligência artificial (IA), cirurgia remota, veículos autônomos, IoT e muito mais, em realidades cotidianas.

*ITU-R IMT 2020

Além de simplesmente oferecer uma rede mais rápida, o 5G responderá à demanda reprimida por um serviço de banda larga sem fio mais rápido, mais flexível e mais confiável, permitindo a implantação de uma classe totalmente nova de serviços.

O 5G-NR é um descendente da interface aérea LTE que oferece:

• Uma largura de banda de espectro máxima de 400 MHz – o LTE tem 20 Mhz.
• Dois modos de implementação chamados F1 e F2:

        - F1 suporta espectro abaixo de 6 GHz, também conhecido como sub-6 GHz.

        - F2 suporta espectro de 24 GHz e superior, também conhecido como onda milimétrica ou mmWave.

A velocidade máxima é uma questão complexa. Ela depende do espectro disponível para a operadora móvel e de como ela configura sua rede 5G. Na melhor das hipóteses, espera-se que as taxas de rede máximas sejam de 20 Gbps (20x o LTE atual) e taxas de dados experimentadas pelo usuário de 100 Mbps (10x o LTE atual).

Múltiplas entradas e múltiplas saídas (da sigla em inglês MIMO) — pronunciado “mai-mo” — é um método para multiplicar a capacidade de um enlace de rádio usando múltiplas antenas de transmissão e recepção. O MIMO é amplamente utilizado em Wi-Fi e LTE para fornecer um melhor serviço a laptops e dispositivos móveis. Normalmente, o número de antenas é de duas a oito no ponto de acesso Wi-Fi ou na célula.

O MIMO massivo consiste em:

• Painéis de antena: cada painel pode conter centenas de antenas.
• Formação de feixe: cada antena em um painel é direcionada digitalmente. Isto significa que, em vez de emitir um sinal amplo e não direcionado, os controladores internos agrupam múltiplas antenas para focar um feixe de energia celular diretamente em um dispositivo móvel específico. O feixe aumenta muito a qualidade do sinal, o que permite taxas de dados muito mais altas. O agrupamento de antenas que criou o feixe também é mais capaz de receber o sinal de volta do dispositivo móvel.
• Diversidade espacial: como os feixes focados não se cruzam, a formação de feixe permite que painéis MIMO massivos usem a mesma frequência para suportar todos os dispositivos, portanto, você precisa de menos espectro para atender mais dispositivos.
• MIMO multiusuário: as áreas onde vários dispositivos móveis 5G estão agrupados podem ser atendidas com um fluxo de pacotes que contém mensagens para todos os dispositivos dentro de pacotes de dados únicos, aumentando a eficiência da rede.

Os principais benefícios do MIMO massivo para a rede e os usuários de dispositivos móveis são:

• Maior capacidade de rede: muito mais pessoas podem estar na rede ao mesmo tempo sem afetar negativamente o desempenho.
• Cobertura melhorada: os proprietários de dispositivos móveis desfrutarão de uma experiência mais uniforme em toda a rede e poderão esperar serviços de alta taxa de dados em quase todos os lugares, até mesmo na borda da célula.
• Usuários felizes: as melhorias de capacidade e cobertura resultarão numa melhor experiência geral de mobilidade.

URLLC é uma coleção de técnicas de software e hardware para permitir alta disponibilidade, baixa latência e, em alguns casos, jitter limitado para necessidades críticas de desempenho de aplicativos.

A URLLC é definida nas Releases 16 e 17 das especificações 3GPP. Entre as técnicas incluídas nestas especificações estão:

• Grande capacidade de diversidade espacial da antena MIMO para manter múltiplas conexões com um dispositivo conectado
• Múltiplas conexões a um dispositivo conectado por múltiplas antenas
• Habilitação de fluxos privilegiados para ter acesso prioritário ao uplink/downlink de rádio
• Alocação de reservas nos sistemas para fluxos privilegiados
• Computação de borda para suportar respostas rápidas de aplicações hospedando aplicativos de borda independentes ou um subconjunto de aplicativos em nuvem

Exemplo de requisitos: em um cenário de cirurgia remota, a resposta para o cirurgião deve ser o mais imediato possível, para garantir que suas ações não sejam retardadas ou limitadas pela latência da rede. A resposta tátil para o cirurgião, onde ele “sente” a resistência de sua ferramenta durante o corte, exige um tempo de ida e volta de apenas 1 ms. Computação de borda, fluxos privilegiados e reservas de recursos se combinam para atender a esse requisito crítico de 1 ms.

Em sua estreia, a URLLC fornecerá uma plataforma para desenvolvedores de aplicativos criarem serviços em redes móveis que forneçam a resposta local rápida necessária para robótica industrial, cirurgia remota, indústria 4.0 e outros cenários sensíveis ao tempo/de alto valor.

O lançamento comercial dos sistemas está previsto para o período entre 2021 e 2022. Prevê-se que a estrutura da tecnologia URLLC evolua continuamente ao longo do tempo, à medida que a experiência com ela é desenvolvida.

O fatiamento de rede cria diversas redes virtuais sobre uma infraestrutura física compartilhada comum. Cada rede virtual é personalizada para atender às necessidades específicas de aplicativos, serviços, dispositivos ou clientes.