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Tecnología 5G: comunicaciones móviles 5G

Tecnología 5G: comunicaciones móviles 5G

El sistema de comunicaciones móviles 5G proporciona un nivel de rendimiento mucho más alto que las generaciones anteriores de sistemas de comunicaciones móviles.

La nueva tecnología 5G no es solo la próxima versión de las comunicaciones móviles, que evoluciona de 1G a 2G, 3G, 4G, sino que proporciona un nuevo enfoque que brinda conectividad ubicua.

La tecnología 5G es muy diferente. Los sistemas anteriores habían evolucionado más impulsados ​​por lo que se podía hacer con la última tecnología. La nueva tecnología 5G ha sido impulsada por aplicaciones publicitarias de usos específicos.

Las comunicaciones móviles 5G han sido impulsadas por la necesidad de proporcionar conectividad ubicua para aplicaciones tan diversas como comunicaciones automotrices, control remoto con retroalimentación de estilo háptico, descargas de video enormes, así como aplicaciones de muy baja velocidad de datos como sensores remotos y lo que se denomina el IoT, Internet de las cosas.

5G puede proporcionar una flexibilidad mucho mayor y, por lo tanto, es capaz de admitir una gama mucho más amplia de aplicaciones, desde requisitos de Internet de las cosas de baja velocidad de datos hasta aplicaciones de velocidad de datos muy rápida y latencia muy baja.

Estandarización 5G

Como todos los sistemas ampliamente utilizados, las comunicaciones móviles 5G se rigen por una serie de estándares. Basado en 2G GSM, 3G UMTS y luego 4G LTE, el estándar 5G está bajo los auspicios de 3GPP - Proyecto de asociación de tercera generación.

3GPP tiene varios grupos de trabajo diferentes, cada uno de los cuales aborda diferentes elementos de los estándares requeridos. Se basan en expertos de la industria que brindan su tiempo y están patrocinados por empresas de comunicaciones móviles relevantes. De esta forma se redactan y desarrollan los estándares.

Al tener una organización industrial principal que controla los estándares, las partes interesadas pueden influir en los estándares para garantizar que se obtenga la funcionalidad requerida. Además, como el estándar es internacional, no solo las diferentes empresas pueden trabajar en diferentes elementos del sistema y saber que interactuarán, sino que también para el usuario, las capacidades como el roaming están disponibles y el costo de los teléfonos, llamadas, etc. de los ahorros de escala, etc.

Los estándares 3GPP se actualizan como versiones específicas: cada versión refina los elementos que ya se han descrito e introduce una nueva funcionalidad. Las versiones anteriores contenían los estándares para GSM, UMTS y LTE. A medida que se comenzó a desarrollar 5G, también se incorporó a los estándares.


Lanzamientos 3GPP
Lanzamiento 3GPPFecha de lanzamientoDetalles
Lanzamientos Anteriores--GSM, UMTS y LTE
Lanzamiento 14Mediados de 2017Elementos en el camino hacia 5G
Lanzamiento 15Final 2018Especificación 5G Fase 1
Lanzamiento 162020Especificación 5G Phase 2
Lanzamiento 17~ Septiembre de 2021

Las nuevas versiones también contienen actualizaciones para sistemas anteriores: la versión 14, por ejemplo, contenía muchos elementos nuevos de funcionalidad para LTE, así como actualizaciones, etc., para UMTS y GSM.


Descripción general de los sistemas celulares 5G

A medida que han evolucionado las diferentes generaciones de telecomunicaciones celulares, cada una ha traído sus propias mejoras. Lo mismo ocurre con la tecnología 5G.

  • Primera generación, 1G: Estos teléfonos eran analógicos y fueron los primeros teléfonos móviles o celulares que se utilizaron. Aunque revolucionarios en su tiempo, ofrecieron niveles muy bajos de eficiencia y seguridad del espectro.
  • Segunda generación, 2G: Estos se basaban en la tecnología digital y ofrecían una eficiencia de espectro mucho mejor, seguridad y nuevas funciones como mensajes de texto y comunicaciones de baja velocidad de datos.
  • Tercera generación, 3G: El objetivo de esta tecnología era proporcionar datos de alta velocidad. La tecnología original se mejoró para permitir datos de hasta 14 Mbps y más.
  • Cuarta generación, 4G: Se trataba de una tecnología totalmente basada en IP capaz de proporcionar velocidades de datos de hasta 1 Gbps.
  • Tecnología 5G: Cuando se postuló por primera vez la tecnología 5G, se presentaron varios casos de uso: transferencia de datos a muy alta velocidad a medida que las descargas de video se hacen más grandes y más comunes; control remoto con baja latencia: ejemplos de vehículos autónomos que se comunican con la infraestructura de rad para proporcionar un transporte seguro, así como el ejemplo de cirujanos experimentados que pueden realizar cirugías delicadas de forma remota utilizando un enlace 5G, ambos ejemplos requieren comunicaciones móviles de muy baja latencia; más capacidad para comunicaciones de datos generales; capacidad para adaptarse a la velocidad de datos muy baja y las comunicaciones ocasionales para Internet de las cosas, IoT, donde se necesita una batería de larga duración.

En lugar de ofrecer más de lo que había en las generaciones anteriores de comunicaciones móviles, la tecnología 5G necesitaba ofrecer nuevas capacidades y conectividad ubicua. Esto requeriría no solo el uso de estaciones base existentes que podrían convertirse a 5G, sino también muchas más celdas pequeñas.

Requisitos 5G

Como preliminares para el trabajo para el nuevo sistema de comunicaciones móviles 5G, se establecieron los requisitos generales. Estos fueron A definidos por la UIT como parte de IMT2020. Incluso ahora, con 5G como un sistema de comunicaciones móviles activo, es útil hacer referencia a estos requisitos.


Rendimiento inalámbrico 5G sugerido
ParámetroRendimiento sugerido
Velocidad máxima de datosAl menos 20 Gbps de enlace descendente y 10 Gbps de enlace ascendente por estación base móvil. Esto representa un aumento de 20 veces en el enlace descendente sobre LTE.
Densidad de conexión 5GAl menos 1 millón de dispositivos conectados por kilómetro cuadrado (para permitir la compatibilidad con IoT).
Movilidad 5GAcceso de 0km / ha "500km / h vehicular de alta velocidad".
Eficiencia energética 5GLa especificación 5G exige interfaces de radio que sean energéticamente eficientes cuando están bajo carga, pero que también pasan a un modo de baja energía rápidamente cuando no están en uso.
Eficiencia espectral 5GEnlace descendente de 30 bits / Hz y enlace ascendente de 15 bits / Hz. Esto asume 8x4 MIMO (8 capas espaciales hacia abajo, 4 capas espaciales hacia arriba).
Velocidad de datos 5G del mundo realLa especificación "solo" exige una velocidad de descarga por usuario de 100 Mbps y una velocidad de carga de 50 Mbps.
Latencia 5GEn circunstancias ideales, las redes 5G deberían ofrecer a los usuarios una latencia máxima de solo 4 ms (en comparación con los 20 ms de LTE).

Sistema de comunicaciones 5G

El sistema de comunicaciones celulares móviles 5G es un cambio importante en la forma en que operan las redes de comunicaciones móviles. Se definieron e implementaron nuevas topologías de red, redes de acceso y similares.

  • Nueva radio 5G, 5G NR: La nueva radio 5G es el nuevo nombre de la red de acceso por radio 5G. Consta de los diferentes elementos necesarios para la nueva red de acceso radioeléctrico. Utilizando una tecnología mucho más flexible, el sistema puede responder a las diferentes y cambiantes necesidades de los usuarios móviles, ya sean un pequeño nodo de IoT o un usuario de datos elevado, fijo o móvil.
  • Red central 5G NextGen: Aunque las implementaciones iniciales de 5G utilizaron la red central de LTE o posiblemente incluso redes 3G, la red necesitaba moverse a una estructura mucho más plana para proporcionar la capacidad de datos y la baja latencia necesaria.

Tecnologías 5G

5G también incorpora muchas tecnologías, muchas de las cuales son nuevas, para permitirle proporcionar los niveles muy altos de rendimiento que se requieren.

Las tecnologías para las comunicaciones móviles 5G incluyen:

  • Formas de onda y modulación: Una de las principales discusiones cuando se estaba desarrollando 5G se basó en el tipo de forma de onda que se utilizaría. Al final, el esquema se basó en OFDM, con formatos de modulación reales que dependen del enlace y estos incluyen QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM y para el enlace ascendente cuando se usa DFT-OFDM, se puede usar π / 2-BPSK.

    En el futuro, se pueden desarrollar otras formas de onda, pero actualmente la forma de onda se basa en OFDM.


  • Acceso multiple: Nuevamente se discutieron una variedad de esquemas de acceso, pero para el 5G New Radio, se implementó OFDMA. Para el enlace descendente se utilizó CP-OFDM y en el enlace ascendente se podría utilizar CP-OFDM o DFT-OFDM.

  • Comunicaciones de ondas milimétricas: Las comunicaciones móviles de ondas milimétricas no se implementaron para las implementaciones iniciales del sistema de comunicaciones móviles 5g ya que la tecnología para comunicaciones de ondas milimétricas rentables no se había desarrollado lo suficiente. El uso de mmWave para comunicaciones móviles 5G requerirá una gran cantidad de estaciones base para brindar la cobertura requerida.

    En preparación para la implementación de mmWave, las frecuencias se están asignando y caen dentro del conjunto de asignaciones FR2 (rango de frecuencia 2).


  • MIMO masivo con dirección de haz: Las tecnologías de antena para 5G han brindado oportunidades significativas para mejorar el rendimiento sobre 4G. Aunque MIMO se utilizó con 4G LTE, la tecnología se ha llevado más allá.

    También se ha adoptado la tecnología de dirección de haz para permitir que los haces de la antena del transmisor y del receptor se enfoquen hacia los móviles con los que se comunican. Cada móvil puede tener su propio haz, utilizando tecnología avanzada de antenas, y esto enfoca la potencia transmitida donde se requiere y reduce la interferencia entre móviles. Esto da una mejora significativa en el rendimiento.


  • Redes densas: La reducción del tamaño de las celdas proporciona un uso mucho más efectivo en general del espectro disponible. Si bien las macrocélulas grandes se conservarán para las comunicaciones generales, se desplegarán muchas más celdas pequeñas para garantizar que se pueda proporcionar la capacidad de datos.

    El uso de celdas más pequeñas proporciona una reutilización de frecuencias mucho mayor y, como resultado, la red en general puede proporcionar un nivel significativamente mayor de capacidad de datos. Dado que el uso de datos aumenta rápidamente, este es un requisito claro y urgente.

Estas son algunas de las principales técnicas que se están desarrollando y discutiendo para su uso dentro de 5G.

Cronología y fechas de 5G

La tecnología 5G se ha desarrollado rápidamente. Las primeras implementaciones reales se lanzaron en 2019 y pronto siguieron otras implementaciones. Aunque hubo algunos problemas iniciales, muchos notaron un aumento significativo en la velocidad.

Se lanzaron nuevos teléfonos para adaptarse a la nueva tecnología y estos permitieron a los usuarios aprovechar velocidades de descarga mucho más altas.

Muchos países estaban ansiosos por implementar la tecnología 5G rápidamente, ya que las comunicaciones efectivas permiten el crecimiento económico y se consideran un elemento esencial de la vida y la industria modernas.

Nota sobre la cronología y el historial de 5G:

Las comunicaciones móviles 5G estuvieron en desarrollo durante varios años antes de que se implementaran por primera vez, e incluso entonces el despliegue también varios años. La historia de la tecnología 5G involucró a muchas personas y empresas antes de que se implementara con éxito y se usara ampliamente.

Leer más sobre Historia 5G.

La tecnología de comunicaciones móviles 5G se está desarrollando rápidamente y se está convirtiendo en la tecnología hacia la que todos se mueven. No solo podrá adaptarse a las velocidades súper rápidas que se requieren, sino que también será posible adaptarse a los requisitos de baja velocidad de datos para aplicaciones de IoT e IIoT. Como tal, las comunicaciones móviles 5G podrán abarcar una gran cantidad de aplicaciones diferentes y adaptarse a muchos tipos de datos diferentes.

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Ver el vídeo: Tecnología 5G, la nueva generación de comunicación móvil (Octubre 2020).