Introdução ao 5G: o grande salto para a internet das coisas

O 5G abrirá as portas a novas experiências e serviços que agora só conseguimos imaginar

A tendência com mais repercussão do Mobile World Congress nas últimas edições está sendo o 5G por suas oportunidades para a indústria e a sociedade conectada.

Para termos uma visão completa desta tecnologia chamada a revolucionar as comunicações, iniciamos uma série de artigos em que analisaremos o 5G de diferentes perspectivas: a corrida tecnológica mundial, o impacto global ou especificações mais técnicas, como a arquitetura de rede e o espectro.

Nesta primeira parte a modo de introdução exporemos as características gerais, principais usos e vantagens a respeito das tecnologias anteriores.

A grande aposta

Desde o começo das telecomunicações móveis digitais, cada geração de tecnologia (2G 3G 4G) se desenvolveu para melhorar a eficiência, cobertura e capacidade do espectro e permitir que as redes de telecomunicações sigam o ritmo do crescimento do tráfego. Embora ainda a implantação generalizada do 4G esteja longe de ser uma realidade, as principais operadoras e fabricantes já estão trabalhando na padronização da quinta geração. O 5G não será apenas uma ferramenta para transmitir mais dados em menos tempo, mas abrirá um leque de possibilidades para a internet das coisas (IoT), na qual será necessário suportar a interação de milhões de dispositivos.

Esta nova tecnologia encontra-se atualmente em uma fase inicial de desenvolvimento, já que entre os muitos obstáculos significativos que enfrenta se encontra a problemática da padronização. Apesar disso, os principais players coincidem em que o 5G não é apenas uma necessidade, mas também uma grande aposta no futuro.

Com que nos depararemos?

As premissas básicas que se definiram para o 5G para quando se padronizar são as seguintes:

  • Velocidade: o 5G alcançará velocidades 100 vezes superiores à velocidade de LTE e 10 vezes superior à tecnologia LTE-Advanced, um padrão intermediário que se está implantando na Espanha.
  • Baixa latência: entendemos a latência como o acúmulo de diferentes atrasos desde que se envia um pedido até que se recebe uma resposta devido à viagem do sinal pelo meio radioelétrico. A diminuição da latência no 5G é chave, já que permitirá a entrada a serviços diferenciais com respeito às tecnologias passadas.
  • Alta densidade: Diferentemente das tecnologias anteriores que eram muito sensíveis à quantidade de dispositivos conectados (pensemos em um concerto multitudinário ou em um jogo de futebol em que a conectividade passa a ser muito limitada), o 5G terá a capacidade de suportar um grande número de dispositivos conectados ao mesmo tempo, chegando a tolerar densidades de até 100 dispositivos por m2.
  • Eficiência: Prevê-se que esta tecnologia supere em 90% a eficiência energética do 4G.

Em dezembro de 2017 o 3GPP (3rd Generation Partnership Project) aprovou as especificações do 5G New Radio (NR) para o non-standalone. Trata-se de uma tecnologia 5G (o primeiro padrão aprovado oficialmente) que não pode agir de maneira autônoma, mas que se suporta sobre LTE a tecnologia atual. A ligação realizada com 5G no último 20 de fevereiro pela Vodafone e pela Huawei de Casteldefels (Barcelona) a Madrid foi a primeira do mundo a se realizar segundo este padrão.

Uma lista de desejos para a quinta geração de telecomunicações móveis

A lista de demandas e melhoras para o 5G é longa e trata praticamente todos os aspectos das telecomunicações e das prestações de serviços. Os principais avanços referentes às tecnologias anteriores são:

  1. Uma operacional em tempo real: falar de 5G é falar de rápidos tempos de resposta, alta disponibilidade, baixa latência e jitter. Latência e jitter são dois conceitos que vão muito unidos, já que ambos se referem a atrasos: o primeiro é generalizado a todas as redes enquanto o segundo é um efeito das redes de dados não orientadas a conexão e baseadas em comutação de pacotes. A latência deveria ser inferior a 150 milissegundos e o jitter deveria estar abaixo de 100 milissegundos para se adequar à sensibilidade do ouvido humano em comunicações em tempo real (como VoIP).
  2. Infraestrutura crítica: embora até agora o dimensionamento das redes 3G e 4G tenha vindo condicionado por problemas na rede de transporte com o 5G, o dimensionamento será em base à experiência de usuário oferecendo alta fiabilidade e cobertura.
  3. Redes de capacidade muito alta: se trabalhará com cobertura de alta qualidade e a tecnologia suportará serviços multiespectro para o aproveitamento máximo da capacidade espectral.
  4. Infraestrutura virtualizada: as redes serão definidas por software (SDN) e por funções (NFV). Falamos de virtualização de redes orientada à nuvem que permitirá realizar melhores escalamentos e obter eficiências em custos e flexibilidade que até agora não eram factíveis.
  5. IoT e M2M: o 5G será capaz de suportar milhões de dispositivos conectados enviando informação periodicamente. O “todo conectado” poderá ser uma realidade.

O 5G é uma necessidade?

Em 2020 espera-se que haja 30 bilhões de dispositivos conectados. Ter acesso à internet não móvel tornou-se uma necessidade básica e sermos capazes de fazer videochamadas de qualidade e vermos conteúdo em streaming sem interrupções são exigências cada vez mais imperiosas. Os 300 Mb/s de download que oferecem atualmente as redes 4G aparentemente não poderão satisfazer as demandas futuras dos usuários quanto a conectividade e velocidade.

Além de conectar nossos telefones ou computadores, a internet das coisas (IoT) aspira à hiperconectividade, à capacidade de conectar simultaneamente nossas casas (domótica), carros, relógios e cidades à rede. Para processar, analisar e aproveitar a quantidade de dados que isto suporia, precisa-se de uma estabilidade constante. O 4G não pode garantir estas múltiplas conexões, portanto é necessária a implementação do 5G.

Algumas aplicações nas quais o tempo de resposta é crítico e que seriam possíveis graças a uma maior estabilidade e a uma menor latência são:

  • Veículos autônomos: as redes 5G poderão responder o suficientemente rápido para coordená-los, sejam automóveis que se comuniquem com uma central de controle ou para se comunicar entre si.
  • Videoconferências: estabelecer uma conversação através de um vídeo extremamente nítido e com alta resolução será possível graças à comunicação em tempo real.
  • Entretenimento: com uma conexão 5G se poderá fazer streaming de conteúdos diretamente nos dispositivos de realidade virtual.
  • Telemedicina: os médicos poderão realizar uma operação ou cirurgia de maneira remota. Os atrasos na conexão serão tão minúsculos que os médicos poderão usar robôs para operar a 1.000 quilômetros de distância.


 

Um pequeno percurso pela evolução tecnológica

Desde o “1G” passaram mais de 30 anos e no momento está projetada a implantação da quinta geração de redes móveis para o próximo ano 2020. A evolução do que se podia fazer nos anos 80 com a telefonia analógica para o que passamos a fazer na atualidade foi radical.

Agrupamos dentro da primeira geração os telefones que só serviam para fazer chamadas enquanto o 2G, nascido nos anos 90, faz referência ao aparecimento da denominada telefonia digital. Em 2001 começou-se a implementar o 3G, que permite a transferência de arquivos multimídia, conectividade permanente sem fios e uma velocidade até sete vezes mais rápida que a conexão telefônica padrão, além de maior segurança. A tecnologia 4G, também chamada LTE, é a mais veloz desenvolvida até o momento, mas ainda não é uma realidade global nem todos os terminais nem todos os cartões SIM são compatíveis com ela. A partir de 2020 poderemos ver as primeiras implantações comerciais da rede 5G.

Em testes de laboratório com condições muito específicas, a Etisalat, operadora asiática com presença na África e na Europa do Leste, atingiu um recorde de velocidade de 5G de 71Gb/s. Não obstante, estima-se que na média as condições “reais” serão de 10Gb/s e que as que finalmente chegarem ao usuário serão de 1Gb/s. Um possível exemplo do que permitirão estas velocidades é a descarga de seis temporadas de Game of Thrones em Full HD em apenas 30 segundos.

Do 4G ao 5G: grandes melhorias em menos de uma década

Em 2012 começou-se a levar a cabo a ativação do 4G e em 2020 prevê-se a do 5G. Apesar de ainda ser necessário resolver o problema da padronização, já se prognosticam diferentes melhorias entre uma tecnologia e outra:

O 5G será de fácil implementação em contraposição ao 4G.

  • A tecnologia de quinta geração permitirá 90% de economia de energia por serviço proporcionado com relação ao 4G.
  • O 5G conseguirá uma latência de abaixo de um milissegundo, muito menor do que se alcança com a tecnologia anterior com médias de 50ms.
  • Enquanto com o 4G a conexão se ressente em lugares especialmente transitados, o 5G permitirá uma conexão simultânea de uns 100 bilhões de dispositivos.
  • As frequências utilizadas serão muito maiores, com a nova tecnologia podendo alcançar de 6GHz a 100GHz. O 4G não utiliza frequências superiores a 3 GHz.

Além da redução do consumo de energia que suporia o salto ao 5G, um dos aspectos mais importantes desta tecnologia será a possibilidade de incorporar novos serviços e novas experiências de uso no dia a dia do usuário. Produtos e experiências que agora só conseguimos imaginar, como os veículos autônomos ou a telemedicina (eHealth), poderão se tornar realidade graças aos avanços que se prognosticam para o 5G. Um grande salto para o mundo conectado.

Gregorio Recio
gregorio.recio@nae.es

Gorka Riocerezo
gorka.riocerezo@nae.es

Saiba mais:

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