A medida que se acerca el lanzamiento de 5g, quedan preguntas

Hace un par de semanas, asistí a la Cumbre 5G de Brooklyn en la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York, donde me sorprendió el progreso realizado en la construcción de redes 5G y la incertidumbre que aún existe sobre los usos y la economía de 5G en general.

Muchos asistentes me aseguraron que realmente usaría un teléfono 5G para la cumbre del próximo año, y la mayoría estaba convencida de que necesitaremos las nuevas redes para manejar los aumentos en el tráfico.

Recuerde que 5G no es una tecnología única, sino una variedad de tecnologías que trabajan juntas. Cubre una amplia gama de espectro desde banda baja (como 600MHz), que puede recorrer una gran distancia pero con velocidades relativamente más lentas; a banda media (como 2.5 o 3.5GHz); a banda alta (como 28 o 39 GHz, a veces llamada onda milimétrica o mmWave), que puede ser muy rápida (escuché a los ingenieros hablar sobre velocidades teóricas de 5 o más Gbps), pero no viaja muy lejos.

Los estándares móviles están definidos principalmente por el organismo de estándares 3GPP, un grupo que incluye prácticamente a todos los principales actores del ecosistema móvil global, y que desarrolló los estándares básicos para 3G (como su nombre indica) y 4G LTE (originalmente a largo plazo evolución del estándar 3G). Por lo general, estos estándares son finalmente adoptados por el organismo de estándares de comunicaciones de la UIT aún más amplio. 3GPP ha estado lanzando nuevas versiones de sus estándares casi anualmente, y se dirige hacia una especificación 5G que se centra en tres áreas principales: banda ancha móvil mejorada (eMBB), comunicaciones ultra confiables de baja latencia (URLLC) y comunicaciones masivas de tipo máquina. (mMTC).

De estos, el primero es en lo que generalmente pensamos como una aplicación para el consumidor, haciendo que nuestros teléfonos funcionen más rápido, y en eso se basarán la mayoría de las implementaciones iniciales de 5G. (Algunas redes tempranas también se implementarán para conexión inalámbrica fija). Las otras dos áreas, URLLC y mMTC, son principalmente para aplicaciones industriales o comerciales, aunque pueden tener aplicaciones de consumo, y seguí escuchando sobre vehículos autónomos con VR móvil, aunque eso Suena como una aplicación de nicho para mí.

Pero pueden ser estas aplicaciones más industriales y comerciales las que realmente evolucionan junto con los estándares 5G; después de todo, ya estamos viendo teléfonos que prometen "gigabit LTE" en redes 4G, y es difícil imaginar qué aplicaciones requerirán más velocidad para los consumidores individuales. Aún así, la velocidad adicional y el diseño de red prometidos por 5G pueden ser necesarios solo para manejar el tráfico creciente. Hablaré más sobre casos de uso en mi próxima publicación.

Redes listas para funcionar

Melissa Arnoldi, Presidenta de Tecnología y Operaciones de AT&T Communications, señaló la necesidad de redes que manejen más tráfico de manera más eficiente, sin importar la aplicación. Ella dijo que la red móvil de la compañía ha visto un crecimiento del tráfico de datos de 360, 000 por ciento desde 2007, y "no hay signos de desaceleración". Actualmente, el video representa más de la mitad del tráfico, y espera que crezca al 75 por ciento para 2020.

5G es necesario para administrar este tráfico, así como para habilitar aplicaciones como la realidad aumentada y virtual, vehículos autónomos y drones, dijo Arnoldi, y señaló que los autos autónomos necesitan conectividad de alta confiabilidad y latencia casi en tiempo real, idealmente menos de 5 milisegundos.

Manejar este tráfico requerirá redes definidas por software, dijo Arnoldi, y señaló que AT&T ha sido el principal impulsor de ONAP (Open Network Automation Platform). Ella espera que AT&T moverá el 65 por ciento de su tráfico en redes definidas por software para fin de año.

AT&T pretende ser el primer operador de EE. UU. En tener un estándar móvil 5G disponible para fin de año, en 12 ciudades. Ella habló sobre un piloto minorista que la firma ha llevado a cabo en Waco, Texas, que contó con cientos de usuarios en una tienda minorista para demostrar cómo mmWave podría funcionar en ese entorno, y pilotos en Kalamazoo y South Bend, donde la compañía creó un extremo 5G completo red de extremo a extremo y vi que las señales mmWave podían entregar velocidades de 1 Gbps a hasta 900 pies sin impacto debido al clima y las señales que penetraban en los materiales mejor de lo esperado.

Arnoldi dijo que la velocidad es emocionante, pero la latencia es el gran cambio. Luego describió aplicaciones, como el comercio minorista, con realidad virtual inmersiva y aumentada y señalización digital en lugar de maniquíes; cuidado de la salud; fabricación; finanzas, con cosas como cajeros automáticos que ofrecen video sobre 5G inalámbrico fijo; seguridad Pública; y transporte.

Bill Stone, vicepresidente de desarrollo y planificación de tecnología en Verizon, caracterizó a 5G como una solución multipropósito que permite a los operadores "aprovechar el software y cortar la red para diferentes casos de uso". Para Verizon, la conexión inalámbrica fija será el primer segmento de la red, pero es solo un caso de uso, y rápidamente será seguido por la banda ancha móvil, dijo Stone.

El apoyo de Verizon al Verizon 5G Tech Forum ayudó a acelerar el proceso 3GPP, y aunque los primeros productos de Verizon no estarán completamente basados ​​en estándares, pretendía pasar al estándar 3GPP muy rápidamente. Hizo hincapié en los planes de la compañía para utilizar trozos de espectro más grandes cuando sea posible, aumentar la densidad de células pequeñas y pasar a MIMO (antenas múltiples) masivas en bandas mmWave, así como aumentar el número de antenas en otras bandas.

Stone dijo que Verizon espera ser el primero con la tecnología inalámbrica fija 5G, y señaló que en las pruebas ya podría entregar un servicio de 80Gbps a 2, 000 pies del nodo. Pero dijo que la compañía cuenta con tener una sola red, con múltiples segmentos, y que la prioridad de la compañía es "Móvil, Móvil, Móvil". Sin embargo, mirando más allá, dijo que una nube habilitada para 5G y un "borde inteligente", así como las aplicaciones de automatización industrial, impulsarán nuevos casos de uso.

Seizo Onoe, arquitecto jefe de tecnología de NTT Docomo, habló sobre cómo Docomo se está asociando con industrias específicas (automotriz, ferroviaria, construcción, atención médica, etc.) en el lanzamiento de 5G. Se puede argumentar para introducir 5G incluso si las nuevas aplicaciones son inciertas, dijo, solo porque los operadores pueden ver una mayor capacidad de datos con un costo por bit mejorado.

Onoe repitió su argumento del año pasado, que es que la generación anterior a menudo está en auge justo antes del lanzamiento de la siguiente, como sucedió con 3G mejorado (HSPA +) antes del lanzamiento 4G LTE, y que la industria históricamente ha visto un gran éxito solo con incluso -numeradas generaciones. Pero sugirió que la colaboración entre industrias podría cambiar eso, ya que vemos que se desarrollan nuevas aplicaciones.

Estaba más interesado en su idea de que 5G podría ser la generación final cuando se trata de grandes avances tecnológicos. Onoe dijo que si bien una tecnología en particular ha definido a cada una de las generaciones anteriores, 5G es en realidad una combinación de tecnologías, por lo que 5 podría ser el número final a menos que podamos inventar un avance tecnológico novedoso. Aún así, señaló que "trucos de marketing" podría significar que veremos un número futuro, y que si bien puede ser un truco, "es libertad".

La evolución de 5G

Muchas de las presentaciones entraron en detalles más específicos sobre la tecnología y los estándares, y cómo están evolucionando.

Peiying Zhu, miembro de Huawei, explicó cómo 3GPP ha aprobado actualmente la versión 15 de su estándar, incluida una versión no autónoma (NSA), que describe cómo los dispositivos 5G podrían funcionar en una red que se basa principalmente en la misma infraestructura que 4G LTE redes Ella dijo que el trabajo se está moviendo rápidamente hacia una versión independiente (SA) de ese estándar (una en la que tanto las radios como el núcleo de la red están diseñados para 5G), al igual que el trabajo en una versión 16, que agregará más funciones.

La versión 15 admite principalmente el ancho de banda móvil mejorado (eMBB), mientras que las versiones posteriores deberían ajustarse a una gama más amplia de requisitos de IoT, que incluyen "comunicaciones ultra confiables y de baja latencia, acceso inalámbrico fijo y comunicaciones masivas de tipo máquina", dijo Zhu.

La versión 15 incluye una "5G New Radio", con una variedad de nuevas características, y Zhu habló sobre el impacto que tendrán los diversos cambios. Ella discutió cómo las pruebas que utilizan el espectro de 3.5GHz mostraron una mejora de 10 veces en la experiencia del usuario, con una décima parte de la latencia y una décima parte del costo por bit de las soluciones existentes, lo que hace que 5G sea muy impresionante para una banda ancha móvil mejorada. Y Zhu discutió otros detalles que podrían ser parte de la versión 16 o versiones posteriores de la especificación que permitirían otras aplicaciones.

Mikael Höök, Director de Radio Research para Ericsson Research, también habló sobre la evolución del estándar a medida que avanza hacia la visión de ITU-2020. Habló sobre cómo la nueva radio es "ultra delgada" (lo que significa que reduce la interferencia y se apaga cuando no está en uso), al tiempo que ofrece compatibilidad directa, de modo que se pueden agregar nuevas capacidades. También notó cómo puede usar antenas múltiples, habló de baja latencia y dijo que el amplio rango de espectro ofrecerá muchas capacidades diferentes.

Höök enfatizó que esto puede funcionar en muchas aplicaciones diferentes, desde proporcionar una cobertura muy rápida en calles y plazas concurridas, hasta ofrecer conexión inalámbrica fija en entornos suburbanos. También habló sobre la automatización de fábricas.

En un panel de discusión que siguió, hubo mucho debate sobre si la nueva radio era apropiada para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT), con Höök mencionando los estándares 4G existentes, como NB-IOT, y otros, incluidos Zhu y Antti de Nokia. Toskala, hablando sobre nuevos casos de uso de IoT que pueden requerir un mayor ancho de banda o una menor latencia.

En el entorno industrial, algunos de los panelistas intentaron responder una pregunta sobre cómo se compara 5G con los estándares IEEE 802 (Wi-Fi), que generalmente funcionan en el espectro sin licencia. Höök dijo que en algunos casos, el espectro sin licencia es lo suficientemente bueno, pero no cuando se necesitan "cinco nueves de confiabilidad". Toskala señaló características como la autenticación 3GPP y los servicios que las compañías de telecomunicaciones ofrecen a los proveedores, pero algunos en la audiencia rechazaron esto. Zhu habló sobre cómo 5G está diseñado para la coexistencia, de modo que los estándares basados ​​en 5G y 802 puedan funcionar en las mismas ubicaciones.

Hablando de 5G en teléfonos inteligentes, Arun Ghosh de AT&T, Director del Grupo de Tecnología Inalámbrica Avanzada de AT&T Labs, dijo que aún existe la cuestión de un modelo de negocio, ya que LTE funciona bastante bien. Ghosh dijo que 5G es realmente más sobre otros casos de negocios, como en vehículos autónomos, donde tener una gran cantidad de automóviles conectados puede ayudar en áreas como la prevención de colisiones. Pero casi todos los panelistas acordaron que deberíamos esperar que los teléfonos en el futuro cercano admitan tanto 5G como 4G LTE, así como el espectro mmWave y tradicional (sub-6GHz).

Todos los panelistas estuvieron de acuerdo con Ian Wong de National Instruments, quien dijo que "la onda milimétrica funciona mejor de lo esperado". Muchos también parecían estar de acuerdo con Zhu, quien dijo que sería bueno tener bandas globales para 5G, y abogó por 3.5GHz como una de esas bandas.

5G y más allá

Mientras que 5G se está preparando para su primer lanzamiento, la investigación continúa para llevarlo al siguiente nivel. Muchos oradores hablaron sobre los próximos pasos en las normas, pero otros se centraron más en futuras investigaciones.

Thyaga Nandagopal, subdirector de la División de Fundaciones de Computación y Comunicación (CCF) de la National Science Foundation, habló sobre la importante investigación que se está realizando en universidades y laboratorios nacionales, pero agregó que hay un "valle de la muerte" entre estas instituciones y corporaciones Para tratar de cerrar esta brecha, la NSF ha creado un programa llamado Plataformas para la Investigación Inalámbrica Avanzada (PAWR), en el que un consorcio de la industria y la NSF aportan $ 50 millones para crear cuatro plataformas a escala de ciudad para hacer pruebas para la próxima generación Sistemas inalámbricos. Estas plataformas están diseñadas para proporcionar acceso abierto para que los investigadores prueben ideas para nuevos sistemas.

Los dos primeros sistemas están en Salt Lake City y Nueva York. En Salt Lake City, la Universidad de Utah y la Universidad de Rice están creando proyectos conocidos como POWDER (Plataforma para la investigación experimental basada en datos inalámbricos abiertos) y RENEW (un ecosistema reconfigurable para la próxima generación de dispositivos inalámbricos de extremo a extremo).

En Nueva York, el proyecto se llama COSMOS (prueba inalámbrica móvil mejorada definida por software abierto en la nube probada para el despliegue a escala de ciudad), que será ejecutado por NYU Wireless, Columbia y Rutgers. COSMOS fue diseñado para probar una variedad de nuevas tecnologías en un entorno urbano complejo. Dos plataformas más se designarán para julio de 2019.

De hecho, en la conferencia, Ted Rappaport, de NYU Tandon y director fundador de NYU Wireless, señaló que estaba impresionado por la velocidad de adopción de la tecnología mmWave. Escribió algunos de los primeros artículos sobre el tema, y ​​fue fundamental para fundar NYU Wireless en 2012 y la conferencia 5G de Brooklyn en 2014. Luego, dijo, había escepticismo sobre si mmWave podría funcionar; desde entonces ha sido aceptado y está en camino a la comercialización.

Cuando se le preguntó si la proliferación de células pequeñas con la tecnología mmWave podría ser un nuevo problema de salud, Rappaport dijo que aunque "no se puede demostrar que es negativo", las frecuencias de radio utilizadas son seis órdenes de magnitud inferiores a la frecuencia necesaria para la radiación ionizante del tipo creado por rayos X (que se correlacionan con una mayor probabilidad de cáncer). Además, señaló que las células pequeñas y las antenas direccionales reducen tanto la potencia como la incidencia del contacto, y me señaló un estudio de los Institutos Nacionales de Salud que coescribió titulado "Seguro para las generaciones venideras" que lo confirma.

Más tarde, Rappaport me mostró la investigación de que él y otros en la universidad están haciendo cosas como el uso del espectro de 140 GHz para comunicaciones aún más rápidas, tal vez para algún estándar futuro. Otros en la conferencia también estaban hablando de 90 GHz y frecuencias más altas en la banda D.

Todo depende de tu perspectiva; Por un lado, 5G puede estar llegando a la línea de meta, en términos de estar finalmente listo para el lanzamiento. Pero por otro lado, en muchos sentidos, solo está comenzando.