Medidas 5G

5G NR es el primer estándar de comunicaciones diseñado para funcionar con una amplia gama de aplicaciones de electrónica de consumo e industriales y elevar al máximo la eficiencia de los sistemas.

La arquitectura basada en servicios de la red básica 5G hace posible una flexibilidad extraordinaria de los sistemas, el despliegue desagregado, interoperabilidad en el acceso a la tecnología de acceso radioeléctrico (RAT), métodos basados en software para apoyar estrategias de transición a la nube y virtualización, y nuevos casos de uso verticales. En contraposición a las anteriores tecnologías de comunicaciones móviles, 5G acomete una evolución tecnológica sustancial que no se enmarca solamente en la línea cronológica de las releases de 3GPP. La evolución de 5G se caracteriza por la categorización de nuevas funciones en subgrupos de tecnología o escenarios de casos de uso verticales que avanzan en el marco de las releases y pueden tener interdependencias.

• La Release 15 de 3GPP sentó las bases para 5G NR como RAT con una nueva numerología flexible, codificación de canal y esquemas de modulación avanzados. Con 5G core (5GC), 3GPP ha introducido un modelo de arquitectura basada en servicios para las funciones relevantes de la red principal. 5G NR y 5GC, como tecnologías básicas, impulsan el desarrollo de las próximas releases. Esta release se centraba principalmente en casos de uso de banda ancha móvil mejorada (eMBB), poniendo a disposición anchos de banda de canal mayores y esquemas de agregación de portadoras ampliados, así como expandiendo las frecuencias al rango de las ondas milimétricas para mejorar la disponibilidad de los recursos radioeléctricos. El cierre funcional de la release 15 se concluyó en junio de 2019.
• La Release 16 de 5G partía de la base de funciones introducidas con la Release 15, tales como la banda ancha móvil, para mejorar la tecnología y optimizar el conjunto de funciones. Sin embargo, la Release 16 estuvo influenciada básicamente por dos mercados verticales: la automoción y la industria 4.0, que, en general, requieren baja latencia así como comunicaciones fiables y seguras. Como resultado se introdujeron nuevas funciones como V2X sidelink, determinación de la posición por 5G, 5G sin licencia (NR-U), DSS, segmentación de red y compatibilidad para redes privadas 5G. El cierre funcional de la release 16 finalizó en junio de 2020.
• La Release 17 de 5G se «congeló» en junio de 2022, con la consolidación, ampliación y mejora de las funciones introducidas en las Releases 15 y 16, así como con la adición de nuevas funciones como acceso satelital a través de redes no terrestres, rendimiento mejorado de baterías, ampliación del FR2, y la introducción de RedCap. Con la Release 17, la red terrestre tradicional se complementó por primera vez con una red basada en satélite, abarcando más allá de los límites de las redes 2D con la inclusión de redes no terrestres (NTN).
  Esta expansión hacia una red 3D unificada sienta los pilares para futuros avances hacia la tecnología 6G. RedCap en la Release 17 ha contribuido a reducir la complejidad, lo que abre el camino a nuevas categorías de dispositivos y servicios para cerrar la brecha entre eMBB y mMTC, y se extiende hasta Ambient IoT en la Release 19. 5G ha ampliado además sus servicios para cubrir espectros de frecuencia nuevos y complementarios, que incluyen una extensión de FR2 hasta los 71 GHz.
• La Release 18 es la primera versión de 5G-Advanced, y representa una evolución determinante en la tecnología 5G. Esta versión introduce mejoras en aspectos relacionados con tecnologías anteriores y una optimización para las tecnologías existentes, pero también implica aspectos más revolucionarios con tecnologías novedosas ante el trasfondo de la inteligencia artificial y la realidad extendida (XR) que allanan el camino hacia 6G. Aquí se incluyen métodos de aprendizaje automático aplicados a diferentes niveles de la red para mejorar la formación de haces/MIMO, los cálculos de posición y la eficiencia energética de la red. Para llevar a la práctica los nuevos casos de uso se han añadido aspectos importantes como mejoras en RedCap y aplicaciones de realidad extendida (XR). Para XR no es necesario implementar nuevas tecnologías, pero sí una optimización de las tecnologías 5G existentes para garantizar la mejor calidad de experiencia en estos casos de uso avanzados. El uso de las funciones ampliadas de RedCap y nuevas categorías de estaciones RedCap basadas en la Rel. 18 conllevará una reducción del consumo de energía y de los costes de los dispositivos, y permitirán nuevos casos de uso como sistemas de misión crítica (MCX) 5G o el futuro sistema de comunicaciones ferroviarias (FRMCS). Por otro lado, la introducción de FR2 para las NTN es una función clave que no solo habilita la conectividad por satélite a través de 5G, sino que también hace posibles servicios de NTN que exigen una velocidad de datos más alta y nuevas categorías de NTN-UE como terminales VSAT basados en aviones, buques o vehículos. El cierre funcional de la release 18 se clausuró en junio de 2024.
• La Release 19, cuya finalización está prevista para finales de 2025, se centrará principalmente en optimizar el rendimiento y resolver las necesidades críticas de los despliegues comerciales de 5G. Permitirá MIMO masivo en redes de antenas de gran tamaño, mejorará el rendimiento del enlace y de la red, y abordará el potencial de la utilización del rango «FR3» (de 7 GHz a 24 GHz) para aplicaciones 5G. El uso de este espectro plantea grandes desafíos, puesto que está ya ocupado por propietarios con titularidad adquirida. Para garantizar una transmisión justa dentro del vecindario, 5G NR debe introducir nuevos mecanismos tales como bases de datos de geolocalización, restricciones de potencia o planes de compartición dinámica del espectro y una arquitectura de receptores resistente a las interferencias. En el marco de esta release se investigarán también nuevas arquitecturas para dispositivos Ambient IoT (dispositivos sin batería que utilizan métodos de recolección de energía) en el ámbito de 5G-Advanced. Los casos de uso tradicionales, como la voz y el vídeo, también tendrán cabida en 5G, con nuevos códecs de voz y escenarios de protocolo en VoNR para optimizar la calidad de voz mediante velocidades de códec de voz mayores, pero también con códecs de audio de baja complejidad para mensajería de audio básica de tipo máquina. Todo ello redundará en una nueva era de servicios que harán posibles aplicaciones de XR o AR que podrían convertirse en innovaciones radicales en el futuro.
• La Release 20, cuyo arranque está planificado para comienzos de 2026, abordará nuevos casos de uso para optimizar y ampliar el conjunto de funciones existente de 5G-Advanced. Pero con la Release 20 se pondrá en marcha también un punto de estudio sobre 6G para preparar la labor de estandarización de 6G, prevista para la Release 21.

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Desafíos de test y medida de 5G NR

Los test de la tecnología 5G New Radio (NR) plantean toda una serie de desafíos debido a su complejidad y la gran cantidad de aplicaciones compatibles. Algunos de estos desafíos son:

• Rango de frecuencias: 5G NR funciona en una extensa gama de frecuencias, que incluye las bandas por debajo de los 8 GHz y las ondas milimétricas.
• Señales complejas: 5G NR permite utilizar esquemas de modulación más complejos, así como tecnologías MIMO (entrada múltiple, salida múltiple) y de formación de haz, lo que se traduce en una mayor dificultad para llevar a cabo los test y exige soluciones de test «over-the-air» avanzadas.
• Altas velocidades de transmisión: medir velocidades de transmisión máximas en el rango de los 10 Gbps en la capa de aplicación plantea dificultades mayores. El equipamiento de test y medida debe ser capaz de manejar altas velocidades de datos y ofrecer compatibilidad para verificar aplicaciones de usuario final de extremo a extremo.
• Comunicaciones masivas tipo máquina (mMTC): el despliegue masivo del IoT se traduce en un gran número de dispositivos. Estos dispositivos no suelen ser complejos, por lo que requieren soluciones de test sencillas. Puesto que los dispositivos del IoT se instalan en grandes cantidades y en zonas a menudo de difícil acceso, el riesgo de errores constituye un enorme peligro que debe prevenirse mediante pruebas previas. Los nuevos casos de uso incluyen dispositivos para IoT-NTN o RedCap.
• Medidas de eMBB: la banda ancha móvil mejorada (eMBB) pretende brindar velocidades de transmisión mucho más rápidas y menor latencia, lo que exige una verificación minuciosa mediante test. Esto resulta complicado y conlleva una serie de inconvenientes, pero es fundamental garantizar que la red y el dispositivo móvil cumplen las altas exigencias en cuestión de rendimiento. En una sensacional demostración de medida, el CMX500 registró un caudal en la capa IP de 10 Gbps.

Sus desafíos de test y medida para 5G NR — desde componentes y chipsets hasta dispositivos de usuario montados y estaciones base — son nuestra inspiración para proporcionarle soluciones innovadoras que aseguren su éxito. Las soluciones de test para 5G de Rohde & Schwarz le ayudan a acelerar el proceso de desarrollo y a mejorar la fiabilidad de sus productos. Para Rohde & Schwarz, la gran base de aplicaciones y casos de uso que surgen con la evolución de la tecnología 5G son tanto una oportunidad como un desafío. Sometemos nuestras soluciones de test a continuas mejoras para cubrir las funciones y necesidades más avanzadas. Por ejemplo, con un nuevo concepto de test para NTN, que constituye un cambio de paradigma ya que el término clásico de «estación base» requiere una nueva interpretación. El simulador de sistemas tiene que emular ahora un satélite en movimiento con artefactos de RF como desvanecimiento, efecto Doppler o retardos que varían en el tiempo.

El CMX-lite responde a la demanda de un sistema de test que reduzca la complejidad pero con la alta calidad necesaria para adaptarse perfectamente a las capacidades reducidas de los dispositivos RedCap de cara a todas las medidas de RF y de protocolo. Esta plataforma modular se puede ampliar fácilmente para formar un sistema de test 5G totalmente equipado. La naturaleza multitecnología del simulador de sistemas permite realizar test de interfuncionamiento de 5G y Wi-Fi con un solo instrumento. Su arquitectura modular permite además agregar equipamiento de medida adicional, como un comprobador de audio para medidas avanzadas de calidad de sonido y de voz.

Como líder global en equipos de test y medida de radiofrecuencia y microondas, ofrecemos soporte durante el ciclo de vida completo de la tecnología móvil con soluciones para realizar medidas en el laboratorio, en la fase de producción y sobre el terreno.

Nuestras soluciones de test están diseñadas para afrontar casos de uso complejos y considerando los últimos avances en términos de arquitectura.