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Tecnología 5G

Tecnología 5G
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Desde inicios de la existencia la demanda 5G

Las comunicaciones y Tecnología 5G en el mundo, han venido cambiando de acuerdo a las necesidades de las generaciones de la población, conllevando a nuevas formas de evolución de las telecomunicaciones que generan cambios en los actuales paradigmas.

Por consiguiente, se desarrollan paralelamente innovaciones tanto del hardware como del software de los componentes que intervienen en este tipo de tecnologías.

Incrementarán abruptamente el tráfico Tecnología 5G

En este sentido, es imperativo conocer que a lo largo de los años estos grandes cambios en la plataforma de comunicación incrementarán abruptamente el tráfico en las redes interconectadas, considerando una alta demanda en la versatilidad, escalabilidad y adaptabilidad.

Asimismo, habrá mayor cantidad de dispositivos conectados, mayor latencia, alto consumo de batería que influyen directamente en el marco tecnológico, ya que de no aplicarse correctivos a estos controles servirán para crear una inestabilidad en las comunicaciones e incluso verse comprometida toda la arquitectura de este tipo de redes.

Por lo tanto, se proponen nuevos desafíos que permitan mitigar estos riesgos con el objetivo de mejorar la calidad de servicio de los usuarios.

Según Ericsson (2014). Tecnología 5G

Del mismo modo, es importante conocer que este tipo de tecnología es conocida como «Internet de las Cosas» (IoT), basada en las comunicaciones de quinta generación o 5G, que comprende el siguiente capítulo de redes de telecomunicaciones diseñadas para encontrar configuraciones más avanzadas y complejas, que sirvan para establecer un mejor rendimiento en los requerimientos de la sociedad, presentando una nueva forma tanto en el pensamiento como los componentes que la conforman.

Acceso ilimitado Tecnología 5G

La tecnología 5G proveerá acceso ilimitado a la información, así como disponibilidad de compartirla en cualquier parte, a cualquier hora, por cualquier persona o cosa, para el beneficio de la sociedad

De acuerdo a lo planteado anteriormente, gobiernos de los países de la Unión Europea como Alemania, Inglaterra, empresas de tecnología como Samsung Electronics, NTTD o como, Alcatel, Nokia, entre otras, han realizado grandes inversiones en pruebas de laboratorio para obtener datos claves que sirvan de aporte para poner en práctica esta tecnología.

Alianzas estratégicas Tecnología 5G

En este orden de ideas, se establecieron alianzas estratégicas entre operadoras telefónicas, empresas de telecomunicaciones y universidades de diversos países, con la finalidad del intercambio de información en base a los resultados obtenidos, en las pruebas tanto de hardware como software; entre algunos proyectos se encuentran NGMN Alliance, iJOIN, Mobile Cloud Networking, 5GNOW.

METIS2020 (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society).

Las organizaciones mencionadas enfatizan la importancia de cumplir con los desafíos como en la duración de la batería de los dispositivos, velocidad en la transmisión de los datos, menor latencia, dispositivos conectados, alto volumen de datos móviles; por medio de la creación de nuevos mecanismos que ayuden a solventar estos retos.

Niveles de rendimiento Tecnología 5G

Según METIS (2015) los niveles de rendimiento estimado para esta tecnología es que el volumen del tráfico sea 1000 veces mayor al actual, 10 billones de dispositivos conectados, 10 a 100 veces más las tasas alcanzables de datos de los usuarios, reducción en la latencia hasta un factor de cinco veces al actual, integridad de los datos, 10 veces la vida de la batería.

Usuarios finales Tecnología 5G

Por otro lado, los problemas desde la perspectiva de los usuarios finales se presentan en los siguientes escenarios según Osseiran (2013); redes en movimiento, redes ultra densas, comunicación de dispositivos a dispositivos (D2D), comunicaciones ultra confiables y comunicación masiva de máquinas; y como las soluciones se plasman en tópicos horizontales y componentes tecnológicos entre los que se encuentran: conceptos de radio enlace, múltiples antenas, múltiples capas de redes y espectro, donde se ilustran

La conexión dinámica Tecnología 5G

Para los autores de este artículo, la tecnología 5G es la conexión dinámica existente entre todos los componentes que la conforman, ofreciendo diversidad de servicios y soluciones en redes heterogéneas, por medio de canales de transmisión desarrollados para tal fin.

Generación de telecomunicaciones

El propósito es conocer cuáles son los elementos que participan en esta nueva generación de telecomunicaciones y cómo influirán en la vida cotidiana de las personas. Desde el punto de vista teórico se enfocará en estudios de expertos en el área de comunicaciones, donde se compararán sus experiencias con el objetivo de profundizar los conocimientos en este tema.

MÉTODO Y DESARROLLO Tecnología 5G

Se requieren muchos pasos para lograr alcanzar la visión del futuro que se contempla; que va desde un punto de vista general hasta la perspectiva del usuario final. Sin embargo, luego de cinco años desde que se introdujo esta visión, se están comenzando a presenciar algunos aspectos de la misma, bien sea como algunos servicios en la vida cotidiana en países desarrollados o se está investigando intensamente en todo el mundo.

Futuros estándares

 Existe una gran necesidad de establecer un marco metodológico adecuado con políticas de investigaciones comunes y complementarias, donde los objetivos y estrategias sean el resultado de integrar y optimizar un camino que influya en los futuros estándares. Proyectos como METIS 2020, 5G PPP, ZTE, IEEE, entre otros.

Desarrollar la tecnología 5G

Proponen un esquema a seguir para desarrollar la tecnología 5G, donde primero se establece una exploración de escenarios, requerimientos e indicadores claves de rendimiento (kpis) hasta el año 2015 cuando se expusieron en el congreso mundial de radiocomunicaciones patrocinado por laUnión Internacional de Telecomunicaciones (ITU).

Para el período comprendido desde el año 2016 hasta el año 2019.

 Se pauta la creación de estándares y prototipos por parte de los entes, organizaciones e instituciones por medio del intercambio de los resultados obtenidos en sus respectivos proyectos. Para finalizar, desde el año 2020 en adelante, se tiene previsto las pruebas y desarrollo comercial de esta tecnología.

Fundamentación teórica

Por otra parte, con relación a la fundamentación teórica, se plantea una coherencia a los postulados de la tecnología 5G, donde se espera que las comunicaciones 5G estén caracterizadas por numerosos dispositivos y redes interconectadas, y se incremente el tráfico de los datos en comparación al actual.

Las redes heterogéneas

Serán una característica del mundo emergente, como el uso de celdas de varios tamaños y puntos de acceso con diferentes propiedades y tecnologías necesarias con el fin de cumplir con los requisitos de 5G, para aumentar la capacidad y rendimiento con un retardo reducido.

Por consiguiente, existen una serie de problemas que enfrentará esta tecnología como lo son las redes en movimiento, redes ultra densas, comunicación de dispositivos a dispositivos (D2D), comunicaciones ultra confiables y comunicación masiva de máquinas.

Según Tullberg y otros (2014)

Primeramente, las redes en movimiento (MN), es un cambio de paradigma, ya que un nodo (dispositivo móvil, vehículo u otro) o un grupo de nodos que pueden formar una red móvil que se comunica con su entorno.

Fuente de comunicación

Es decir, un dispositivo servirá como fuente de comunicación a otros dispositivos que se encuentren alrededor de él, con la finalidad de mejorar y ampliar potencialmente la cobertura en grandes poblaciones, manteniendo la calidad de servicio a los usuarios finales, como se ilustra en Asimismo, las Redes Ultra Densas (UDN) abordan una alta demanda de tráfico a través de la densificación de la infraestructura.

Aumentar la eficiencia

Con la finalidad de aumentar la eficiencia  energética de radio enlaces y permitir un mejor aprovechamiento del espectro, aun cuando generan como desafío la interferencia y el costo por cada nodo de acceso.

Además, la Comunicación de Dispositivos a Dispositivos (D2D) se refiere a la conexión entre dispositivos a través de cualquier infraestructura de red, controlando los recursos de radio acceso y los enlaces directos para minimizar la interferencia resultante, y proveer un modo de comunicación alternativo, con el objetivo de incrementar la conectividad y utilización del espectro y área de cobertura.

Adicionalmente, según Osseiran y otros (2014)

las Comunicaciones Ultra Confiables (URC), permitirán un alto grado de disponibilidad para ofrecer soluciones con escalabilidad y rentabilidad a redes que soporten servicios con requerimientos extremos en disponibilidad y fiabilidad.

Finalmente, la Comunicación Masiva de Máquinas (MMC), proporcionará soluciones de conectividad escalables para billones de redes y dispositivos, vitales para el futuro móvil y sistemas de comunicación inalámbrica que desviará totalmente el actual paradigma de comunicación céntrica humana.

COMPONENTES Tecnología 5G

Al hablar de tecnologías 5G nos referimos a una red de telefonía móvil universal súper eficiente atenta a la demanda, y donde los recursos son optimizados continuamente para ofrecer un rendimiento suficiente, con el fin de que los usuarios perciban una conexión a una red con infinito ancho de banda.

Rendimiento de velocidad

Además, el rendimiento de velocidad de datos se ha optimizado por medio de los diversos componentes presentes en la nueva evolución, que manejan una baja latencia necesaria para que las aplicaciones que interactúan, se conviertan en una unificación de términos, el cual hace referencia a la nomenclatura llamada internet de las cosas.

Tecnología en revolución

Esta tecnología es una revolución en la eficiencia, entregando más y mejores redes para un mejor rendimiento a un menor costo de inversión. La importancia de los diversos componentes presentes dentro de la llamada revolución de la conectividad de muchos a muchos, es la esencia central para que toda esta arquitectura de soluciones pueda funcionar y ofrecer lo que promete ser, destacando los siguientes componentes:

TRANSMISIÓN DE MULTI-ANTENNA

La transmisión de múltiples antenas ya desempeña un papel importante para las generaciones actuales de comunicaciones móviles y jugará un rol aún más importante en la era 5G. Especialmente para operar a frecuencias más altas, el uso de múltiples antenas para formación de haz en el transmisor y/o sitio receptor es un componente crítico para contrarrestar las peores condiciones de propagación a frecuencias más altas.

Formación 5G

Sin embargo, la formación de haz también será un componente importante para frecuencias más bajas; por ejemplo, para extender aún más la cobertura y proporcionar las tasas de datos más altas en las implementaciones de esta tecnología.

En otras palabras, la trasmisión de múltiples antenas o nodos, servirán como base sólida con el objetivo de aumentar el volumen de los datos 1000 veces en comparación a los actuales, así como el número de dispositivos conectados en las redes, donde se aprecia mejor en la figura 5.

DISEÑO ULTRA DELGADO

El diseño de acceso por radio Ultra-delgado es importante para lograr una alta eficiencia en las futuras redes de acceso inalámbrico, donde el principio básico se puede expresar como: minimizar cualquier transmisión que no esté directamente relacionada con la entrega de datos del usuario.

El diseño ultra-delgado es especialmente importante para los despliegues densos con un gran número de nodos en la red y condiciones de tráfico muy variables; beneficiosas para todo tipo de implementaciones.

Red entrante Tecnología 5G

Al permitir que los nodos de la red entren rápidamente en estados de baja energía cuando no hay transmisión de datos de usuario, el diseño ultra-delgado es un componente importante para el rendimiento de alta energía a la red, de igual manera permitirá velocidades de datos más altas alcanzables mediante la reducción de la interferencia de las transmisiones no relacionadas con los datos de usuario.

SEPARACIÓN DE ACCESO Y CONTROL

Otro principio de diseño importante para el futuro de acceso inalámbrico es desacoplar los datos del usuario y el sistema funcional de control. Este último, incluye la información, así como los procedimientos necesarios para que un dispositivo pueda acceder al sistema.

Un desacoplamiento Tecnología 5G

Permitirá una mejor escalabilidad, por ejemplo, los datos de usuario pueden ser entregados por una densa capa de nodos de acceso, mientras la información del sistema solo se proporciona a través de una macro capa superpuesta, en la que inicialmente un dispositivo accede al sistema.

Un diseño ultra-delgado combinado con la separación de acceso y control proporciona una mayor flexibilidad en términos de evolución de la RAT (Tecnología de Radio Acceso), ya que con esta separación, el plano de usuario puede evolucionar mientras se mantiene el control funcional del sistema.

USO DEL ESPECTRO FLEXIBLE Tecnología 5G

Desde su creación, la comunicación móvil ha dependido del espectro con licencia en función de cada operador dentro de un área geográfica. Esto seguirá siendo la base para la comunicación móvil en la era 5G, permitiendo a los operadores proporcionar conectividad de alta calidad en un entorno sin interferencias controlada.

Sin embargo, la concesión de licencias por operador del espectro se complementará con la posibilidad de operar bajo otros regímenes de espectro.

Intercambio de espectro

Esto puede incluir el intercambio de espectro entre un conjunto limitado de operadores, así como la operación en el espectro sin licencia. En las bandas de alta frecuencia, la atención se centrará en los anchos de banda de transmisión muy amplios, que normalmente se utilizarán para implementaciones muy densas lo que puede dar variaciones de tráfico mucho más dinámicas.

Estáticamente, dividir el espectro entre diferentes operadores puede, en tales situaciones, no necesariamente conducir a la utilización del espectro más eficiente.

Más bien, haciendo posible que los operadores puedan acceder conjuntamente al menos parte del espectro de una manera dinámica lo que podría conducir a la utilización del espectro global más eficiente.

FLEXIBLE DUPLEX Tecnología 5G

La División de Frecuencia Dúplex (FDD) ha sido dominante desde el comienzo de la era de la comunicación móvil. Para las bandas de frecuencias más bajas, la FDD seguirá siendo el principal plan de dúplex en la era 5G.

Bandas de frecuencias más altas

Sin embargo, para las bandas de frecuencias más altas, especialmente por encima de 10 GHz, estarán dirigidas en los despliegues para redes densas. Además, para las variaciones dinámicas de tráfico en zonas muy densas, la capacidad para asignar dinámicamente recursos de transmisión a distintas direcciones permitirá una utilización más eficiente del espectro disponible.

COMUNICACIÓN DIRECTA DISPOSITIVO-A-DISPOSITIVO

La posibilidad de que (D2D) la limitada comunicación directa de dispositivo a dispositivo ha sido recientemente introducida como una extensión de las especificaciones de LTE. En la era 5G, el apoyo a D2D como parte de la solución global de acceso inalámbrico debe ser considerado desde el principio.

Comunicación de datos punto a punto

Esto incluye la comunicación de datos de usuario punto a punto directamente entre los dispositivos, por ejemplo, el uso de dispositivos móviles como relés para extender la cobertura de red. Comunicación D2D en el contexto de 5G debe ser una parte integral de la solución global de acceso inalámbrico en lugar de una solución independiente.

La posibilidad de comunicación directa debería ampliar las capacidades y mejorar la eficiencia global de la red de acceso inalámbrico. Además, con el fin de evitar la interferencia incontrolada a otros enlaces, la comunicación D2D debe estar bajo control de la red, especialmente importante para el caso de D2D con espectro licenciado.

INTEGRACION ACCESO/BACKHAUL

El Backhaul corresponde a la porción de una red jerárquica, que comprende los enlaces intermedios entre el núcleo o backbone, y las subredes en sus bordes. En este sentido, la tecnología inalámbrica se utiliza con frecuencia como parte de la solución de Backhaul, donde tales soluciones operan bajo la línea de visibilidad directa bajo las condiciones que utilizan la tecnología de radio de propiedad en las bandas de frecuencias más altas, incluyendo la banda de ondas milimétricas (MMW).

En el futuro

El enlace de acceso (estación base a dispositivo) también se extenderá a frecuencias más altas. Además, para apoyar las implementaciones de baja potencia, los Backhaul inalámbricos tendrán que extenderse a cubrir espacios sin línea de visión, en condiciones similares a los enlaces de acceso.

Según Ericsson (2014) en

La era 5G, el enlace de acceso inalámbrico y Backhaul inalámbrico por lo tanto no deben ser vistos como dos entidades separadas con soluciones técnicas independientes. Más bien, Backhaul y acceso deben ser vistos como una solución de acceso inalámbrico integrado capaz de utilizar la misma tecnología básica y operar bajo un espectro en común. Esto dará lugar a una utilización más eficiente del espectro global, así como la operación reducida y el esfuerzo de gestión.

ARQUITECTURA

La perspectiva de METIS, la cual es un consorcio de 29 socios coordinados por Ericsson, que incluye fabricantes, operadores de telecomunicaciones, instituciones académicas, industria automotriz y un centro de investigación, donde el objetivo del proyecto es sentar las bases para un futuro sistema de comunicaciones móviles e inalámbricas para el 2020 y más allá.

La arquitectura 5G

Presenta enfoques para la descripción de la arquitectura a partir de tres puntos de vista diferentes. La vista de la arquitectura funcional, se basa en la identificación de nuevas funcionalidades de los conceptos nuevos y la descomposición funcional de los componentes tecnológicos más relevantes.

Arquitectura lógica

Una estructura funcional se presenta con el fin de sentar las bases para el desarrollo de nuevos esquemas 5G. Teniendo en cuenta los componentes tecnológicos más prometedores. La orquestación y control de la arquitectura lógica, muestra cómo la flexibilidad, escalabilidad y el servicio de orientación se puede realizar con el fin de configurar y poner en práctica la funcionalidad de la red.

Servicios de destino

Considerando los requisitos de los servicios de destino, casos de uso, y la infraestructura física dada, la orquestación y control arquitectura lógica, entonces se construye topologías orientadas a servicios lógicos del plano de datos y el plano de control y los mapas de estas topologías lógicas en la arquitectura de implementación funcional.

Funciones de la red fisica

Por consiguiente, diferentes opciones de colocación en función de la red física se pueden conseguir teniendo en cuenta las clasificaciones de las funciones (es decir, funciones de control y espectros de onda ya sea síncrona o asíncrona) y los requisitos asociados definidos por la arquitectura de implementación, así como las interfaces entre la red física.

La arquitectura 5G

Resultante se aprovecha de forma nativa de los principios del Software de la red y la Función de Virtualización de la Red, separando claramente del control de los datos, así como, el hardware del software. Esto significa que la arquitectura 5G es extremadamente flexible y tiene la capacidad no solo para apoyar la diversidad de casos de uso, sino también para hacer potencialmente de una manera eficiente y rentable.

La mayoría de los elementos clave de la arquitectura significativa 5G son:

  1. Centrarse en las funciones de red en lugar de entidades de red/nodos dando definiciones de funciones que se pueden implementar y aplicar cuando sea necesario.
  2. Separación de los datos del usuario y el sistema funcional de control.
  3. La adaptación a casos de uso, no todas las funciones de la red deben ser utilizados para diferentes casos de uso. Las funciones pueden tener variantes, adaptadas para diferentes casos.
  4. Interfaces funcionales, ubicadas entre las entidades de la red, con el objetivo de lograr la flexibilidad y evitar una mayor complejidad.

NUCLEO – CORE

El procesamiento de los datos es vital en el ciclo de este tipo de tecnología, que es conocido como el núcleo, donde convergen las redes por medio de diversos dispositivos electrónicos de acuerdo al ambiente que se encuentren; generando una alta demanda de acceso a los servicios presentes según los escenarios como aplicaciones industriales, segmentos corporativos, servicios de multimedia, y gran gama de servicios aun no definidos.

Por consiguiente, el núcleo es de vital importancia en estas redes y cumple con funciones como seguridad AAA (Autenticación, autorización, contabilización), administración móvil, direccionamiento, calidad de servicio (QoS), requerimientos como servicios de emergencias.


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