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Migración del 5G NSA al 5G SA: Oportunidades y retos

5g-sa-nsa-using-network-slicing-lte technology Recuerdo cuando era un joven ingeniero de software y trabajaba en la primera pila de protocolos GSM mientras sujetaba un teléfono móvil con sistema TACS analógico (un aparato “prehistórico”, pesado, y que sólo servía para hacer llamadas). ¡Pero funcionó! Cumplió el propósito para el que fue diseñado.

 

En ese momento, el software que desarrollábamos estaba basado en la versión 96 de los estándares del ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones) y la idea de un mundo plenamente conectado (con vehículos de conducción automática y dispositivos cada vez más pequeños y menos invasivos con capacidad para interactuar gracias a la inteligencia artificial y el aprendizaje automático) era más propia de películas de ciencia ficción que de un futuro cercano.

Ahora estamos inmersos en la versión 17 de los estándares 3GPP con un ojo puesto en la versión 18, relativa a nuevas funcionalidades y mejoras para la evolución de la tecnología. Y la película de ciencia ficción que se adivinaba cuando GSM daba sus primeros pasos es el mundo en el que vivimos hoy gracias a las tecnologías 4G y 5G.

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                           Fuente 3GPP org: Plan de liberación de las versiones 17 y 18 del 3GPP

La tecnología 5G se presentó en la versión 15 de 2018, que definía el front-end NR como una evolución de la tecnología LTE capaz de proporcionar conectividad inalámbrica con mayor velocidad y menor latencia gracias al network-slicing. Dicho de otra manera, el núcleo 5G puede adaptarse rápidamente y satisfacer los requisitos de los servicios que se prestan según las necesidades de los usuarios finales. La Calidad de Servicio que se ofrece, a modo de ejemplo, en forma de redes de banda ancha tradicional, servicios de voz, IoT celular, realidad aumentada (AR) o realidad virtual (VR), dependerá del slice del núcleo 5G que se seleccione y que estará optimizado para cada caso concreto (baja latencia, tasas más altas de transmisión de datos, y mayor escalabilidad).

Si bien la tecnología ha avanzado exponencialmente, con nuevas funcionalidades y mejoras en cada versión liberada, garantizar la compatibilidad con versiones anteriores sigue siendo esencial.es la que nos legaron generaciones anteriores. Esto no significa que esté basada en sistemas TACS, que ya no existen. Significa que debe coexistir con dichas tecnologías (y, muy especialmente, con la tecnología LTE, con la que comparte parte del espectro).

 ¿Cómo se ha adaptado el sector?

Con el objetivo de acelerar la instalación y comercialización de la tecnología 5G, el organismo 3GPP ha definido una serie de Opciones de despliegue para facilitar la introducción de la tecnología 5G usando la infraestructura 4G existente. Las ventajas económicas de una rápida comercialización de la nueva tecnología son importantes. Sin embargo, mientras que cada una de esas opciones soportan la funcionalidad eMBB, muchos otros servicios no cumplen plenamente las expectativas de la tecnología 5G porque no se activarán funcionalidades importantes (como el network-slicing extremo a extremo).

La solución que permitirá hacer uso de todas las funcionalidades 5G es la denominada “Stand Alone” (SA), u “Opción 2”, donde la red de acceso 5G New Radio (NR) y un nuevo núcleo 5G (5GC) proporcionan una arquitectura propia que opera en paralelo a la red LTE existente.

Las soluciones en las que, a pesar de ser independientes, las tecnologías radio LTE y 5GNR se combinan en un Enhanced Packet Core (EPC) 4G y forman parte de las arquitecturas denominadas “Non-standalone” (NSA). El 3GPP ha estandarizado una serie de “Opciones” diferentes para que las tecnologías LTE y 5GNR puedan acceder al EPC (todas con sus pros y con sus contras). Sin entrar en mucho detalle, podemos decir que la industria ha optado por la “Opción 3x” que emplea conectividad dual entre las tecnologías LTE y 5G NR (formalmente conocida como “Conectividad Dual E-UTRA – NR” o EN-DC) para permitir el acceso 5G sobre la base de la tecnología 4G EPC existente. En esta arquitectura, el dispositivo NSA puede conectarse a recursos radioeléctricos 4G y 5G. Se ancla a una celda LTE (eNB), convirtiéndose en el “nodo maestro” que se usa para el plano de control y de usuario, mientras que la tecnología 5GNR representa el “nodo secundario” (gNB) empleado únicamente para el plano usuario. Así, los datos de usuario pasarán por ambos nodos antes de llegar al core (común para ambas tecnologías). Por su parte, el EPC se actualizará para integrar las nuevas funcionalidades 5G. En concreto, para mejorar en el rendimiento que permita ofrecer mayores velocidades de transmisión y latencias reducidas (en línea con lo definido en el estándar 5G), el SGW (Serving Gateway) y el PGW (Packet Data Network Gateway) deberán combinarse con el UPF (User Plane Function) y el SMF (Session Management Function) del ng5GC (next generation 5G Core).

Resumiendo, la Opción 2 (Fase 2) se convertirá (llegado el momento) en la única solución de instalación disponible. Hasta entonces, habrá un periodo de migración (Fase 1) en el que las Opciones 3x y 2 compartirán sus recursos para equipos de usuario NSA enganchados a redes LTE y equipos de usuario SA enganchados a redes NR.

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                        Fuente GSMA: Las dos fases de la migración de la Opción 3x a la Opción 2

Según el informe GSA de noviembre, sólo 19 de las 469 Operadoras mundiales que invierten en Servicios 5G han lanzado una red SA que puede considerarse, hasta cierto punto, comercial. Por ello, es imperativo que los dispositivos que se vendan soporten las tecnologías NSA y SA. Esto les permite conectarse conforme a la Opción 3, disponible en esos momentos, y seguir funcionando el día de mañana, a medida que progrese la migración de la Fase 1 a la Fase 2.

Teldat está implicada en el reto 5G y su evolución mediante el desarrollo de dispositivos vanguardistas e innovaros que marquen la diferencia en un mercado tan competitivo. El Teldat 5Ge es un dispositivo compacto de acceso inalámbrico fijo que permite a cualquier router conectarse a los servicios 5G eMBB transparentemente. Está diseñado para operar en modo NSA o SA, dependiendo del servicio ofrecido por las redes a las que está conectado. Sólo debe conectarse al router existente (de uso corporativo o residencial) mediante un cable Ethernet y alimentarse por PoE. Ofrece la máxima flexibilidad y adaptabilidad a cualquier entorno red.

Además, el dispositivo Teldat 5Ge ha evolucionado para cubrir escenarios más exigentes y llevar la conectividad a bordo de vehículos y, en particular, al siempre riguroso sector ferroviario. El 5GRail opera con arreglo a las normas industriales EN50155 para ofrecer servicios de banda ancha “a bordo” fiables y estables (redundando así en mayor confort para los pasajeros).

En general, la industria inalámbrica avanza a gran velocidad, desarrollando nuevas tecnologías y funcionalidades que mejoran las precedentes. Queda claro que la innovación es el factor clave a la hora de obtener una ventaja competitiva en el mercado. En Teldat, la innovación y el desarrollo han sido siempre activos fundamentales y han contribuido a que la empresa se codee con las compañías tecnológicas líderes.

 

Mauro Lodolo

Mauro Lodolo

Ingeniero de Telecomunicación con más de 20 años de experiencia en el sector de las comunicaciones inalámbricas aplicadas en módems, sistemas embebidos de IoT y Automoción. Es Business Line Manager para flota de trenes y automación

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