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La tecnología 5G crea nuevas oportunidades en el mercado de acceso inalámbrico fijo

5g-fwa-market-development-using-5g-sub-6GHz-band-and-mmwaveLos altos niveles de rendimiento de la tecnología 5G la convierten en el complemento perfecto para accesos inalámbricos fijos (FWA). Dicho esto, sus funcionalidades exactas dependerán del uso que haga del espectro disponible. Este artículo analiza las posibilidades 5G y su impacto en el mercado de acceso inalámbrico fijo (“5G FWA”).

El término “5G FWA” parece tener poco empaque, pero, si lo analizamos detalladamente, resulta determinante para el presente y futuro de las telecomunicaciones de alto rendimiento.

El acceso inalámbrico fijo (FWA) no es nuevo. Disponible desde hace tiempo, emplea la tecnología celular 4G para crear una conexión por Internet en un emplazamiento fijo. Las empresas consideran que es un método eficaz para aumentar la capacidad de recuperación, pero (como no cumple con los requisitos de rendimiento en materia de latencia, velocidad, o fiabilidad) no lo usan como canal de telecomunicaciones principal.

La tecnología 5G, sin embargo, cambia el panorama. No sólo elimina los problemas iniciales del FWA, sino que puede competir con la fibra y su rendimiento (superándolo incluso). Además, los usuarios pueden montar sus propios equipos para gestionar la red (una ventaja importante si tenemos en cuenta que se suele tardar seis meses en instalar redes MPLS con cable). Por lo tanto, la tecnología 5G FWA puede hacerse extensiva a un gran número de aplicaciones.

Las conexiones por cable en oficinas o almacenes remotos que sean demasiado costosas (o cuya instalación sea imposible) pueden recurrir a accesos inalámbricos fijos 5G. Además, las conexiones en emplazamientos temporales (como eventos musicales, concesiones minoristas o proyectos de construcción) pueden empezar a funcionar muy rápidamente. La tecnología 5G FWA puede resultar atractiva incluso en lugares en los que hay conexiones por cable, al ofrecer precios más competitivos, un mayor espectro mmWave, y más aplicaciones de alto rendimiento.

Además de los beneficios que la tecnología 5G FWA aporta a los usuarios finales, también ofrece atractivas ventajas para las operadoras de red. El acceso inalámbrico fijo precisa menos inversión que las instalaciones de fibra (pudiendo, además, adaptarse a ampliaciones futuras). Es más, las inversiones que se hagan en tecnología FWA y que estén ligadas a la capacidad de la red pueden compartirse con otros servicios móviles (lo que supone un menor riesgo). Incluso si los servicios FWA no acaban penetrando al nivel esperado, las operadoras pueden seguir haciendo uso de esta tecnología para otros servicios (como la banda ancha móvil, MBB, y el IoT).

Al instalar tecnología FWA, se puede aprovechar la infraestructura existente (como torres e instalaciones eléctricas). Además, salvo que se precise un nuevo hardware, la mayoría de actualizaciones no tienen por qué hacerse in situ.

Gobiernos de todo el mundo reconocen las oportunidades que abre el mercado 5G FWA y el vínculo existente entre la disponibilidad de banda ancha y el crecimiento económico. De hecho, están ofreciendo ayudas y planes de financiación al sector. Estados Unidos, por ejemplo, fue pionero a la hora de crear fondos para conectar el país (el CAF l y el CAF ll). A estos planes les siguieron programas para la digitalización rural (RDOF) y el plan E-Rate (que destinó 4.150 millones a garantizar la conectividad de colegios y bibliotecas).

En Europa, los Planes Nacionales de Recuperación y Resiliencia formaron parte de las ayudas económicas frente al Covid de 2021. Las iniciativas para reducir la brecha digital incluyen infraestructuras 5G, la potenciación de habilidades digitales, y la digitalización de Administraciones Públicas y empresas.

Sin embargo, el éxito y el crecimiento futuro del mercado 5G FWA depende mucho de lo bien que la tecnología 5G pueda aprovechar el rango de frecuencias. Aunque las radiofrecuencias más altas mejoran el rendimiento de las redes WAN, también presentan retos. Resulta necesario encontrar un equilibrio entre las señales de radiofrecuencia y la distancia de transmisión. Más abajo, analizamos la forma en la que el estándar 5G aborda estos problemas y la manera en la que las operadoras de red acceden al espectro radio para usar sus servicios 5G.

Radiofrecuencia vs. distancia de propagación: enfoque 5G

Transmitir ondas radio a baja frecuencia (p.ej., a 700MHz) permite su propagación a mucha distancia y salva obstáculos (como edificios). Sin embargo, las bajas frecuencias se traducen en tasas de transmisión de datos más bajas.

Cuando la tecnología 5G usa bandas de alta frecuencia (p.ej., 3,4GHz) la tasa de transmisión de datos es mucho más alta, pero la distancia de transmisión baja y los edificios y paredes se vuelven obstáculos más impenetrables. Cuando la radiofrecuencia oscila entre los 3,6 y los 4GHz, los aspectos negativos se enfatizan aún más. Dicho esto, estas frecuencias son todas parte de la banda sub-6GHz de la tecnología 5G.

Ahora hay disponibles frecuencias incluso más altas. Por ejemplo, en Reino Unido, Ofcom está liberando espectro en bandas de 8GHz y 26Hz (y, potencialmente, en bandas de 32GHz y frecuencias más altas). Todas las frecuencias superiores a 6GHz reciben el nombre de mmWave.

Las redes 5G se centran, sobre todo, en bandas de frecuencia por debajo de los 6GHz (dada la menor distancia de transmisión y penetración de las ondas mmWave). Por lo tanto, usan una mezcla de frecuencias entre los 700MHz y los 3,4+GHz para garantizar las conexiones y ofrecer una tasa de transmisión de datos relativamente rápida.

Las operadoras de redes móviles han obtenido acceso al espectro de su elección pujando en una subasta. En Europa, estas subastas las organiza la Asociación Mundial de Operadores de Telefonía Móvil (GSA) y, en Reino Unido, Ofcom. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) gestiona las subastas de espectro 5G en Estados Unidos.

La puja cubre tanto la frecuencia nominal como el ancho de banda. Por ejemplo, en Reino Unido, Vodafone obtuvo un espectro con un ancho de banda de 50MHz en la banda de 3,4GHz. El tamaño del ancho de banda dicta la cantidad de datos que pueden transmitirse por segundo.

Cómo puede la tecnología ayudar al desarrollo del mercado 5G FWA

A medida que crece la demanda, las bandas que se emplean en comunicaciones móviles no serán lo suficientemente anchas como para soportar las necesidades de tráfico. Se necesitan soluciones técnicas nuevas y mejoradas que permitan usar bandas de alta frecuencia.

Usar una antena 5G independiente – Teldat-5Ge, es una forma directa y sencilla de mejorar el rendimiento de frecuencias por debajo de los 6GHz. Se trata de una unidad pequeña y discreta que puede colocarse en un alfeizar o en cualquier otro lugar donde la recepción 5G sea buena. La antena puede conectarse fácilmente, a través de un cable con Ethernet, a un router con alimentación PoE instalado en una zona en la que la cobertura sea débil. Este tipo de equipos también son perfectos para utilizar 5G como respaldo para redes de fibra u otras redes principales.

Otros desarrollos incluyen la formación de haces (que se centra más en transmitir energía en la dirección deseada que en su difusión). Su objetivo es mejorar la eficiencia de las transmisiones y reducir las interferencias.

Contar con una tecnología celular que se adapta a la demanda permite al sistema y a los canales de control de tráfico optimizar los recursos y ofrecer más cobertura y fiabilidad. La conectividad multi-X permite transmitir datos desde múltiples lugares usando diversas tecnologías de acceso radio (RATs) para aprovechar las bandas de más alta frecuencia. Los usuarios de equipos celulares pueden llegar a doblar sus tasas de transmisión al conectarse, simultáneamente, a redes LTE y NR.

Al ampliar el uso de las altas bandas de frecuencia, la tasa de transmisión de datos puede crecer en 20/10Gbps durante la descarga/carga.

Existen otros métodos disponibles para mejorar la eficiencia energética y espectral y reducir el coste por bit. Por ejemplo, un diseño ultrafino minimiza las transmisiones de red que no estén directamente relacionadas con la entrega de datos de usuario. Esto reduce las interferencias, aumenta la capacidad de la red, las tasas de transmisión de datos y la eficiencia energética. La tecnología MIMO multiusuario usa los haces más estrechos para transmitir y recibir datos desde y hacia múltiples terminales (empleando el mismo tiempo y los mismos recursos de frecuencia).

Controlar dinámicamente la dirección de transmisión en base a una carga instantánea (TDD dinámica) permite ofrecer una transmisión de datos más fiable para usuarios finales.

Otra forma importante de mejorar el rendimiento 5G y mitigar problemas de propagación es recurrir a ondas mmWave ampliadas. Para ello, debe existir una buena línea de visión entre torres transmisoras, hay que instalar equipos y radios de alta potencia en tejados, y contar con software con rango mmWave ampliado. Esta solución amplía el alcance de los rangos celulares mmWave a kilómetros, y no sólo a cientos de metros.

¿Cómo se espera que evolucionen los mercados de acceso inalámbrico fijo 5G?

Dados los problemas que presentan las frecuencias más altas en materia de propagación, es posible que las instalaciones mmWave y las sub-6GHz sigan operando. Las operadoras de telecomunicaciones seguirán optando, mayoritariamente, por bandas por debajo de los 6GHz, mientras que la tecnología mmWave se empleará, sobre todo, en lugares con puntos de acceso y gran tráfico de datos (como estadios llenos de gente o aplicaciones en las que se suben y ven vídeos 4K/8K). Algunas operadoras también pueden usar estaciones base mmWave para reemplazar el modelo de fibra óptica (especialmente cuando instalar más fibra no sea posible).

Dicho esto, el grado de penetración de la tecnología mmWave se está viendo ralentizado por el Covid (que mantiene a la gente alejada de zonas en las que mmWave resultaría más útil, como estadios y aeropuertos). Esta situación puede cambiar a medida que las vacunas nos permitan recuperar cierta normalidad. Aplicaciones como la cirugía en remoto (que precisan una latencia ultra baja que sólo las redes mmWave pueden ofrecer) también pueden dar el empujón definitivo a esta solución.

5G FWA para empresas y organizaciones

Teldat ofrece, a través de sus soluciones integrales de acceso inalámbrico fijo 5G para empresas y organizaciones, una visión optimizada del siempre cambiante panorama 5G FWA. Los proveedores de servicios pueden ofrecer, y los usuarios recibir, las mismas funcionalidades de banda ancha que en emplazamientos con cable. Además, se puede programar la migración de LTE a 5G FWA tanto en modo NSA como en modo SA.

 

Guillermo Garcia

Guillermo Garcia

Ingeniero de Telecomunicaciones. Business Line Manager para la Unidad de Negocio de Routers y Media Gateways en Teldat

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