Conceitos básicos de 5G

As operadoras móveis apenas comercializaram o LTE, e alguns dos recursos que fizeram do LTE uma verdadeira tecnologia 4G chegaram às redes de transmissão. Sendo assim, por que a indústria já está discutindo sobre o 5G?

O 5G de fato é o horizonte e desempenha claramente uma importante função na pesquisa e pré-desenvolvimento mundiais. As constantes demandas do usuário por taxas de transferência maiores e conexões mais rápidas requerem muito mais capacidade de rede, principalmente em regiões densas. A indústria espera uma demanda por taxa de transferência 100 vezes maior e 1000 vezes mais capacidade, e definiu isso como meta para a 5ª geração das redes móveis (5G). Um exemplo seria eventos esportivos ou concertos com muitos espectadores desejando compartilhar sua experiência instantaneamente compartilhando imagens ou vídeos. O evento em si também pode oferecer serviços adicionais aos espectadores como, por exemplo, informações de fundo sobre a música reproduzida ou reproduções em câmera lenta de sequências esportivas.

Controladores 5G

Além dos requisitos “fornecer mais” que não acabam, por exemplo, taxa de transferência de pico maior, mais capacidade e melhor custo-benefício, o novo chavão Internet das Coisas (IoT) traz, acima de tudo, novos desafios a serem enfrentados. Prevê-se que milhões de dispositivos irão “conversar” um com o outro, incluindo comunicação máquina a máquina (M2M), veículo a veículo (V2V) e casos de uso x-2-y mais genéricos.

Isso irá impor requisitos diferentes daqueles atualmente abordados pelos sistemas 4G, os quais foram otimizados para fornecer acesso móvel de banda larga aos dados. Mas não apenas o número de dispositivos é crítico, a alta confiabilidade, a vida útil muito longa das baterias (anos em vez de dias) e os tempos de resposta muito baixos (latência) clamam por outro “G” no futuro. A redução do consumo de energia nas redes celulares é outro requisito importante. Isso é particularmente desafiador porque a capacidade e as taxas de transferência de pico precisam ser aumentadas ao mesmo tempo.

O trabalho de pesquisa em andamento está revelando um número de componentes de tecnologia que ajudam a alcançar metas ambiciosas, incluindo:

  • Ondas milimétricas: Explorar intervalos de frequência maiores permite o uso de larguras de banda maiores, levando a taxas de transferência e capacidades de sistema superiores.
  • Novas interfaces aéreas: A interface aérea LTE baseada em OFDM não será adequada para alguns casos de uso e, portanto, uma série de novos candidatos à interface aérea está em discussão.
  • Formação de feixes/MIMO maciço, antenas ativas: Especialmente em frequências superiores, a perda no trajeto de propagação significativamente maior precisa ser compensada por ganhos de antena maiores. Além disso, algorítimos adaptativos de formação de feixes – mesmo baseado em dispositivos individuais – são necessários e podem ser implementados usando a tecnologia de antena ativa.
  • Comunicações dispositivo a dispositivo (D2D): Já há um caso de uso existente para atender aos requisitos de segurança pública usando o LTE. Permitir comunicações D2D também permitiria baixa latência para cenários específicos.
  • Virtualização de rede (rede baseada em nuvem): O objetivo é fazer com que o hardware dedicado de hoje funcione como funções de software virtualizadas em hardware de propósito geral na rede de base. Isso se estende à rede de rádio separando as estações de base em unidades de rádio e unidades de banda de base (conectadas por fibra, por exemplo) e agrupando as unidades de banda de base para lidar com um número elevado de unidades de rádio.
  • Dividindo o controle e o plano do usuário e/ou dissociando o downlink e o uplink: O foco está em implantações de rede heterogêneas, permitindo controlar todos os dispositivos de usuário em uma camada macro, onde os dados do usuário são fornecidos de forma independente através de uma pequena célula.
  • Estratégias RRM otimizadas e Light MAC Considerando o elevado número de células potencialmente muito pequenas, o gerenciamento de recursos de rádio deve ser otimizado. Planejar estratégias exigiria mais pilhas de protocolo simples, que também poderiam ser implementadas em cenários não coordenados.

Dizem que o programa de pesquisa europeu de 5G é chamado de Horizon 2020. Isso dá uma ideia do cronograma previsto para a implantação desta nova tecnologia. Algumas das mais importantes atividades de pesquisa 5G (sem fazer com que a exigência seja completa) incluem:

  • Projetos de pesquisa financiados pela União Europeia (UE)
    • Projeto de pesquisa 5GNow como parte do 7º Programa-Quadro (PF7), iniciado em setembro de 2012
    • Projeto de pesquisa METIS como parte do 7º Programa-Quadro (PF7), iniciado em novembro de 2012
    • Horizon 2020 – pesquisa e programa de inovação de 7 anos da UE (2014 – 2020). Trata-se do 8º Programa-Quadro (FP8)
    • O 5GPPP, um projeto de parceria público-privada de infraestrutura de 5G, é uma iniciativa conjunta de 1,4 bilhões de euros entre a indústria europeia de TIC e a comissão europeia
  • Contro de inovação 5G: Centro de pesquisa 5G no Reino Unido, iniciado em novembro de 2013
  • China: IMT-2020 e Fórum do Futuro (fevereiro de 2013)
  • Taiwan: O Escritório de Ciência e Tecnologia está trabalhando com o Conselho Nacional de Ciência e o Ministério da Economia em um modelo para o desenvolvimento do 5G em 2014
  • Fórum 5G: Sistema coreano de cooperação de P&D entre indústrias e universidades estabelecido em maio de 2013
  • Japão: O ARIB estabeleceu um novo grupo de trabalho (2020 e além) em setembro de 2013
  • EUA: Muitos projetos de pesquisa realizados por universidades, patrocinados por importantes players da indústria como, por exemplo, o centro de pesquisas NYU WIRELESS da Universidade de Nova Iorque no Brooklyn, que está liderando os esforços da indústria em termos de propagação de canal, bem como a Universidade do Texas em Austin, Universidade de Stanford, e a Universidade da Califórnia em San Diego.

O 5G iniciou sua operação a nível global e abrange incontáveis projetos a nível de pesquisa e pré-P&D. A partir de estudos que estão sendo realizados, fica evidente que frequências superiores (> 6 GHz) desempenharão uma função importante, permitindo larguras de banda e taxas de transferência maiores. Mas o 5G não significa apenas alta frequência e mais largura de banda. A integração de tecnologias potencialmente disruptivas com o LTE/LTE-A implementado (e/ou WLAN) será a chave, incluindo estratégias de descarregamento. Também será essencial satisfazer os casos de uso D2D e IoT.

Mais sobre o 5G

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