Introducción al 5G: el gran salto hacia el internet de las cosas

El 5G abrirá las puertas a nuevas experiencias y servicios que ahora sólo podemos imaginar

La tendencia con más repercusión del Mobile World Congress en las últimas ediciones está siendo el 5G, por sus oportunidades para la industria y la sociedad conectada.

Para tener una visión completa de esta tecnología, llamada a revolucionar las comunicaciones, iniciamos una serie de artículos en los que analizaremos el 5G desde diferentes perspectivas: la carrera tecnológica mundial, el impacto global o especificaciones más técnicas como la arquitectura de red y el espectro.

En esta primera parte, a modo de introducción, expondremos las características generales, principales usos y ventajas respecto a tecnologías anteriores.

La gran apuesta

Desde el comienzo de las telecomunicaciones móviles digitales, cada generación de tecnología (2G, 3G, 4G) se ha desarrollado para mejorar la eficiencia, cobertura y capacidad del espectro, y permitir que las redes de telecomunicaciones sigan el ritmo del crecimiento del tráfico. Aunque todavía la implantación generalizada del 4G dista de ser una realidad, los principales operadores y fabricantes ya están trabajando en la estandarización de la quinta generación. El 5G no será sólo una herramienta para transmitir más datos en menos tiempo, sino que abre un abanico de posibilidades al internet de las cosas (IoT) donde será necesario soportar la interacción de millones de dispositivos.

Esta nueva tecnología se encuentra actualmente en una fase temprana de desarrollo, ya que entre los muchos obstáculos significativos a los que se enfrenta, se encuentra la problemática de la estandarización. A pesar de ello, los principales players coinciden en que el 5G no es solo una necesidad, sino una gran apuesta para el futuro.

¿Con qué nos encontraremos?

Las premisas básicas que se han definido para el 5G, una vez se estandarice, son las siguientes:

• Velocidad: el 5G alcanzará velocidades 100 veces superiores a la velocidad de LTE y 10 veces superior a la tecnología LTE-Advanced, un estándar intermedio que se está desplegando en España.

• Baja latencia: entendemos la latencia como la acumulación de diferentes retardos entre que se envía una petición hasta que se recibe una respuesta, debido al viaje de la señal por el medio radioeléctrico. La disminución de la latencia en el 5G es clave, ya que permitirá la entrada a servicios diferenciales con respecto a las tecnologías pasadas.

• Alta densidad: A diferencia de las tecnologías anteriores, que eran muy sensibles a la cantidad de dispositivos conectados (pensemos en un concierto multitudinario o en un partido de fútbol, donde la conectividad pasa a ser muy limitada), el 5G tendrá la capacidad de soportar un gran número de dispositivos conectados a la vez, llegando a tolerar densidades de hasta 100 dispositivos por m2.

• Eficiencia: Se prevé que esta tecnología supere en un 90% a la eficiencia energética del 4G.

En diciembre de 2017 el 3GPP (3rd Generation Partnership Project) aprobó las especificaciones del 5G New Radio (NR) para el non-standalone. Se trata de una tecnología 5G (el primer estándar aprobado oficialmente) que no puede actuar de manera autónoma, sino que se soporta sobre LTE, la tecnología actual. La llamada realizada con 5G el pasado 20 de febrero por Vodafone y Huawei desde Castelldefels (Barcelona) a Madrid fue la primera del mundo en realizarse según este estándar.

Una lista de deseos para la quinta generación de telecomunicaciones móviles

La lista de demandas y mejoras para el 5G es larga y trata prácticamente todos los aspectos de las telecomunicaciones y de las prestaciones de servicios. Los principales avances respecto a las tecnologías anteriores son:

1. Una operativa en tiempo real: hablar de 5G es hablar de rápidos tiempos de respuesta, alta disponibilidad, baja latencia y jitter. Latencia y jitter son dos conceptos que van muy unidos, ya que ambos se refieren a retrasos: el primero es generalizado a todas las redes, mientras que el segundo es un efecto de las redes de datos no orientadas a conexión y basadas en conmutación de paquetes. La latencia debería ser inferior a 150 milisegundos y el jitter debería estar por debajo de 100 milisegundos para adecuarse a la sensibilidad del oído humano en comunicaciones en tiempo real (como VoIP).

2. Infraestructura crítica: si bien hasta ahora el dimensionamiento de las redes 3G y 4G ha venido condicionado por problemas en la red de transporte, con el 5G el dimensionamiento será en base a la experiencia de usuario, ofreciendo alta fiabilidad y cobertura.

3. Redes de muy alta capacidad: se trabajará con cobertura de alta calidad y la tecnología soportará servicios multi-espectro para el aprovechamiento máximo de la capacidad espectral.

4. Infraestructura virtualizada: las redes irán definidas por software (SDN) y por funciones (NFV). Hablamos de virtualización de redes orientada a la nube que permitirá realizar mejores escalados y obtener eficiencias en costes y flexibilidad que hasta ahora no eran factibles.

5. IoT y M2M: el 5G será capaz de soportar millones de dispositivos conectados enviando información periódicamente. El “todo conectado” podrá ser una realidad.

¿Es el 5G una necesidad?

En 2020 se espera que haya 30.000 millones de dispositivos conectados. Tener acceso a internet en el móvil se ha convertido en una necesidad básica y ser capaces de hacer videollamadas de calidad y ver contenido en streaming sin interrupciones son exigencias cada vez más imperiosas. Los 300 Mb/s de bajada que ofrecen actualmente las redes 4G parece que no van a poder satisfacer las demandas futuras de los usuarios en cuanto a conectividad y velocidad.

Además de conectar nuestros teléfonos u ordenadores, el internet de las cosas (IoT) aspira a la hiperconectividad, a la capacidad de conectar simultáneamente nuestras casas (domótica), coches, relojes y ciudades a la red. Para procesar, analizar y aprovechar la cantidad de datos que esto supondría, se necesita una estabilidad constante. El 4G no puede garantizar estas múltiples conexiones, por lo que es necesaria la implementación del 5G.

Algunas aplicaciones en las que el tiempo de respuesta resulta crítico y que serían posibles gracias a una mayor estabilidad y a una menor latencia son:

• Vehículos autónomos: las redes 5G podrán responder lo suficientemente rápido como para coordinarlos, ya sea automóviles que se comuniquen con una central de control o para comunicarse entre ellos.

• Videoconferencias: establecer una conversación a través de un video súper nítido y con alta resolución será posible gracias a la comunicación en tiempo real.

• Entretenimiento: con una conexión 5G, se podrá hacer streaming de contenidos directamente en los dispositivos de realidad virtual.

• Telemedicina: los médicos podrán realizar una operación o cirugía de manera remota. Los retrasos en la conexión serán tan minúsculos, que los doctores podrán usar robots para operar a 1.000 kilómetros de distancia.

Un pequeño recorrido por la evolución tecnológica

Desde el “1G” han pasado ya más de 30 años y, por el momento, está proyectado el despliegue de la quinta generación de redes móviles para el próximo año 2020. La evolución de lo que se podía hacer en los años 80 con la telefonía analógica a lo que hemos pasado a hacer en la actualidad ha sido radical.

Agrupamos dentro de la primera generación a aquellos teléfonos que sólo servían para hacer llamadas, mientras que el 2G, nacido en los años 90, hace referencia a la aparición de la denominada telefonía digital. En el 2001, se empezó a implementar el 3G, que permite la transferencia de archivos multimedia, conectividad permanente inalámbrica y una velocidad hasta siete veces más rápida que la conexión telefónica estándar, además de mayor seguridad. La tecnología 4G, también llamada LTE, es la más veloz desarrollada hasta la fecha, pero todavía no es una realidad global y no todos los terminales ni todas las tarjetas SIM son compatibles con ella. A partir de 2020 podremos ver los primeros despliegues comerciales de la red 5G.

En pruebas de laboratorio con condiciones muy específicas, Etisalat, operador asiático con presencia en África y Europa del Este, ha conseguido un récord de velocidad de 5G de 71Gb/s. No obstante, se estima que, de media, las condiciones “reales” serán de 10Gb/s y que las que finalmente lleguen al usuario serán de 1Gb/s. Un posible ejemplo de lo que permitirán estas velocidades es la descarga de seis temporadas de Juego de Tronos en Full HD en tan solo 30 segundos.

Del 4G al 5G: grandes mejoras en menos de una década

En 2012 se empezó a llevar a cabo la activación del 4G y en 2020 se prevé la del 5G. Aunque todavía hay que resolver la problemática de la estandarización, ya se pronostican distintas mejoras entre una tecnología y otra:

El 5G será de fácil implementación, en contraposición al 4G.

• La tecnología de quinta generación permitirá un 90% de ahorro de energía por servicio proporcionado respecto al 4G.

• El 5G conseguirá una latencia de por debajo de un milisegundo, mucho menor que la que se alcanza con la tecnología anterior, con medias de 50ms.

• Mientras que con el 4G la conexión se resiente en sitios especialmente concurridos, el 5G permitirá una conexión simultánea de unos 100.000 millones de dispositivos.

• Las frecuencias utilizadas serán mucho mayores con la nueva tecnología, pudiendo alcanzar desde los 6GHz hasta los 100GHz. El 4G no utiliza frecuencias superiores a los 3 GHz.

Al margen de la reducción del consumo de energía que supondría el salto al 5G, uno de los aspectos más importantes de esta tecnología será la posibilidad de incorporar nuevos servicios y nuevas experiencias de uso en el día a día del usuario. Productos y experiencias que ahora sólo podemos imaginar, como los vehículos autónomos o la telemedicina (eHealth), podrán ser una realidad gracias a los avances que se pronostican para el 5G. Un gran salto hacia el mundo conectado.