Tecnologías inalámbricas

5G: algo más que comunicaciones celulares rápidas

Así hacen posible el mundo del mañana las soluciones de prueba y medición de Rohde & Schwarz

Basta echar un vistazo a los titulares para descubrir el entusiasmo, por no decir euforia, que genera la introducción de la 5G. Automóviles y camiones sin conductor que jamás sufren accidentes. Adiós a los embotellamientos y a la falta de servicios médicos. Producción más flexible, más conectada y más eficiente que nunca. Y es cierto, la 5G abre la puerta a nuevas oportunidades para los agentes expertos en el mercado como los fabricantes de infraestructuras, dispositivos de usuario final y chipsets. Pero incluso los agentes en el mercado se esfuerzan por descubrir nuevos modelos de negocio lucrativos, especialmente en el sector automovilístico. Rohde & Schwarz trabaja conjuntamente con sus clientes para asegurar que la 5G cumpla con las expectativas de ser una tecnología que ofrezca algo más que «solo» rapidez en las comunicaciones móviles.

La cuarta revolución industrial

Por primera vez, en la corta historia de las comunicaciones inalámbricas, los smartphones (o antes los teléfonos celulares) no son el centro de interés del desarrollo. El nuevo estándar también está optimizado para el Internet de las cosas, es decir, para los miles de millones de dispositivos conectados que tenemos en nuestras casas, en las calles o en las fábricas. Pero, probablemente, la 5G tendrá el mayor impacto en la industria, y no solo porque permite a las máquinas y líneas de producción enteras, conectadas por vía inalámbrica, comunicarse casi en tiempo real. La inteligencia artificial (IA) hace posible corregir de manera autónoma y veloz hasta las menores desviaciones e irregularidades en las fases iniciales de la producción, gracias al uso de los petabytes de datos que se almacenan y analizan en la nube.

El mayor uso de la realidad virtual también significará un aumento de la eficiencia. Permite modelar productos y procesos de manera virtual y, por lo tanto, muy económica, aunque no existan todavía. De este modo, los ingenieros pueden comprobar exhaustivamente los prototipos incluso antes de construirlos. Los empleados ya no necesitarán abrirse paso entre inacabables manuales para familiarizarse con los nuevos procesos. Y los clientes que se encuentren al otro lado del mundo podrán reparar sus máquinas ellos mismos, gracias a la asistencia remota.

En el entorno altamente competitivo de la industria manufacturera, la producción inteligente es un verdadero as bajo la manga, ya que, gracias a ella, incluso los países que ofrecen salarios altos podrían volver a ser lugares atractivos de producción. La normativa alemana permite operar pequeñas redes 5G locales de gestión privada, conocidas como redes de campus. En otros países, está previsto que las grandes empresas de comunicaciones celulares monten y gestionen ese tipo de subredes locales para prestar servicio a la industria. Cuando se usa ese tipo de redes en la automatización de fábricas, siempre es necesario comprobar la calidad de red para garantizar un rendimiento suficiente.

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El despliegue de banda ancha en un área lo más amplia posible puede tener un efecto igualador en lo que se refiere a las condiciones de vida en zonas urbanas y rurales. En las zonas poco habitadas, donde el personal y las instalaciones médicas escasean, 5G permite hacer realidad el concepto de telemedicina. Gracias a la consulta a través de video, será posible acceder a expertos en medicina dondequiera que se los necesite. En el futuro, incluso podrán acompañar o llevar a cabo a distancia intervenciones quirúrgicas con ayuda de robots, pero para ello es imprescindible una transmisión de datos rápida, confiable y a prueba de fallas. No puede haber demoras al evaluar la tomografía computarizada de un paciente que ha sufrido un derrame cerebral. Asimismo, los sensores de monitoreo remoto de funciones vitales no pueden fallar, deben proporcionar datos de manera confiable y duradera.

Estos escenarios demuestran que el nuevo estándar es un verdadero prodigio con características extraordinarias, entre ellas, una velocidad de transmisión de datos claramente superior. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UTI) habla de hasta 20 gigabits/s en el programa IMT-2020. Es una velocidad casi 20 veces superior a la del LTE, su predecesor. Por cierto, la 5G no remplazará al LTE en absoluto. El LTE continuará siendo la columna vertebral de las comunicaciones móviles durante muchos años más.

El verdadero cambio de paradigma viene por otro lado. «La 5G hace posibles aplicaciones completamente nuevas y más exigentes, en las que el usuario final será en muchos casos una máquina y no un ser humano», explica Jeremy Carpenter, gestor de programas en Mobile Network Testing de Rohde & Schwarz. «Hasta ahora, la evolución de las comunicaciones móviles se ha centrado en ampliar la cobertura y aumentar la velocidad de transmisión. Ahora, en cambio, lo que cuenta es el funcionamiento seguro, la baja latencia y la capacidad». (ver el gráfico)

El desafío de las ondas milimétricas

Es importante tomar en cuenta que, para alcanzar las velocidades de transmisión previstas, se necesitarán mayores anchos de banda, porque no pueden funcionar con las actuales bandas de frecuencia que están por debajo de 6 GHz. Por ello, el sector ha acordado que la 5G usará el rango de frecuencias hasta aproximadamente 7 GHz, y hasta 52 GHz en el rango de ondas milimétricas. Las bandas de frecuencia de interés comercial son las de 3.5 GHz, 28 GHz y 39 GHz. El ancho de banda por portadora será habitualmente de 100 MHz, que podrán extenderse hasta 400 MHz en el rango de ondas milimétricas.

Un nuevo enfoque: la formación de haz

Las señales radioeléctricas tienen un alcance notablemente menor en el rango de ondas milimétricas que en el espectro de frecuencia más bajo del LTE, por lo que se necesitan más antenas y estaciones base para conseguir la misma cobertura de red. Por eso los operadores de red están optando por usar la formación de haz para 5G. Esta técnica aumenta la eficiencia del sistema. En el pasado, las señales se radiaban de manera uniforme por todo el territorio, pero con la 5G es posible agrupar el haz de la estación base. Esto permite optimizar las señales y la relación señal/ruido, así como dirigirse de manera selectiva a determinados dispositivos móviles. Sin embargo, para ello se necesita un número mucho mayor de elementos de antena por célula. La formación de haz cambia los requisitos que deben satisfacer las soluciones de prueba y medición, ya que en el rango de ondas milimétricas deben usarse métodos de prueba OTA en lugar de soluciones conducidas.

Rohde & Schwarz abre el camino: soluciones completas para una tecnología revolucionaria

«Las tecnologías y soluciones técnicas subyacentes son complejas. Para garantizar la interoperabilidad y un funcionamiento confiable, deberán probarse a fondo todos los aspectos mucho antes de que 5G salga del laboratorio al mundo real. Esto incluye probar componentes individuales como antenas, estaciones base completas, dispositivos finales y la calidad de los servicios en una red de comunicaciones móviles», afirma Reiner Stuhlfauth, director de Tecnología de Rohde & Schwarz. En el exhaustivo libro digital sobre 5G Ne Radio (NR), él y otros expertos en prueba y medición de Rohde & Schwarz describen los principios y procedimientos en que se basan la arquitectura y la transmisión de la tecnología 5G-NR.

«5G es un sistema muy flexible en el que los parámetros pueden ajustarse con exactitud a la aplicación, por ejemplo, para entornos de Industria 4.0 o para la transmisión de datos a smartphones», explica Meik Kottkamp, de Technology Management Wireless de Rohde & Schwarz, coautor de la publicación. «Esta flexibilidad, que se debe a las altas frecuencias y los grandes anchos de banda, es lo que hace tan atractiva a la 5G. Al mismo tiempo, es el aspecto más exigente, tanto para nuestros desarrolladores como para nuestros clientes».

Desafío aceptado

Como especialista con experiencia en prueba y medición y proveedor de servicios completos de soluciones de prueba y medición para 5G NR, Rohde & Schwarz ofrece las soluciones más amplias para el sector de las comunicaciones móviles, desde la generación y análisis de señales hasta los ensayos de comunicaciones y la comprobación de la calidad de servicio en una red de comunicaciones móviles. Desde los inicios de 2G, la primera generación de comunicaciones móviles digitales, Rohde & Schwarz ha estado comprometida con la labor pionera que precede a las labores vanguardistas y con convertirse en un agente de innovación al servicio de los fabricantes de infraestructura, dispositivos de usuario final y chipsets.

Conozca directamente a través de nuestros expertos cómo Rohde & Schwarz ayuda a sus clientes a desarrollar y optimizar sus productos 5G para hacer frente a los desafíos del nuevo estándar.