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mmwave-5g-technology-fwaHace un año la tecnología 5G parecía simplemente una novedad prometedora.Una oportunidad de abrirse a nuevas innovaciones, aplicaciones y negocios. Hoy está en boca de todos por su contribución a crear un mundo totalmente conectado.

Cuando pensamos en la manera en la que la tecnología 5G puede modelar el mundo, lo primero en lo que pensamos es en las comunicaciones ultra fiables de baja latencia (uRLLC) y en lo que pueden aportarnos (transporte inteligente, conducción autónoma, sanidad remota y automatización industrial). Cuando hablamos sobre el Internet de las cosas (IoT) y las comunicaciones mMTC, vemos muchos dispositivos conectados que interactúan entre sí en una red que precisa de una cobertura amplia y profunda para que todo funcione al unísono. Dicho esto, los consumidores siguen asociando la tecnología 5G al concepto de transmisiones rápidas de datos, como por ejemplo, banda ancha móvil (eMBB), una tecnología que permite el consumo de grandes cantidades de datos mientras hablamos, jugamos, vemos vídeos, escribimos en redes sociales, trabajamos en remoto, o disfrutamos de aventuras virtuales a niveles que no se habían alcanzado nunca antes).

Gracias a la tecnología 5G, estos sueños pronto podrían convertirse en realidad. De hecho, la tecnología 5G no solo ofrece una velocidad de transmisión de datos teórica veinte veces mayor que la de su antecesora (LTE), sino que reduce la latencia a menos de 1 ms (ofreciendo experiencias de usuario en tiempo real antes inimaginables). Este logro es posible por varios motivos tecnológicos, de entre los cuales, el más importante el ancho de banda del canal que se otorga a las redes 5G. Sus 400 MHz lo hacen veinte veces más ancho que los 20 MHz asignados a la tecnología LTE hasta la fecha. Cuanto mayor es el ancho de banda del canal, mayor es el espectro de frecuencias que pueden utilizarse que nos lleva a preguntarnos, ¿de dónde viene ese espectro?

<h2>El rango de frecuencia de la tecnología 5G</h2>

El proyecto de asociación de tercera generación (3GPP) es el organismo responsable de regular las comunicaciones celulares desde el 3G. En la versión 15 de las normas 3GPP se definen dos rangos de frecuencia operativa:

  • Rango de Frecuencia 1 (FR1), para el espectro Sub-6 GHz, incluyendo frecuencias que van desde los 410 MHz a los 6 GHz – casi todas estas frecuencias las usa ahora la tecnología LTE.
  • Rango de Frecuencia 2 (FR2), denominado mmWave, cubre el espectro que va desde los 24.25 a los 52.6 GHz – un nuevo espectro que ofrece gran capacidad de red.

La versión 17 ampliará el rango de frecuencia a los 71 GHz (desde los 52.6 GHz), dotando a los operadores de redes móviles de un mayor espectro para su uso. Esto podría traducirse en más oportunidades para agregar canales e incrementar el ancho de banda (y por tanto, la velocidad de transmisión de datos).

Los primeros despliegues de 5G se han centrado en el rango Sub-6 GHz (en particular, en la banda C sobre los 3.5 GHz, puesto que la mayor parte de la frecuencia se encuentra ya disponible). Este espectro, que se solapa con la banda LTE, sigue siendo muy limitado y se acabará agotando dado el creciente número de usuarios y casos prácticos del 5G (por lo que no se podrá aprovechar la anchura del canal 5G de 400 MHz).

El rango mmWave puede ser la respuesta a las nuevas demandas de velocidad y capacidad. De hecho, FR2 es la única manera en la que los operadores de redes móviles pueden garantizar que se prestan servicios eMBB de calidad, lo que convierte al rango mmWave en el verdadero activo de la tecnología 5G.

<h2>El despliegue actual del rango mmWave</h2>

Pocos países han dado los primeros pasos para desplegar la tecnología 5G en el espectro de la alta frecuencia, porque se trata de un proceso lento por diversos motivos. El rango mmWave comporta ciertos retos tecnológicos (que hacen que a los operadores, proveedores de infraestructuras y usuarios finales les cueste invertir), y que están básicamente relacionados con la naturaleza de la longitud de onda y las condiciones de propagación en altas frecuencias.

Los operadores necesitan redefinir la planificación de las redes, puesto que cualquier barrera entre el transmisor y el receptor (una pared, un cristal, árboles o incluso follaje) puede hacer que la señal pierda fuerza o puede afectar su propagación. Esto podría crear problemas, especialmente en interiores.  Las estaciones base y las terminales CPE se instalarán a la altura de la línea de visión, alentando a los fabricantes de equipos CPE a diseñar elementos exteriores y ofrecer conectividad dentro del edificio.

¿Y qué pasa cuando el receptor (por ejemplo, un smartphone)  se está moviendo? Una vez más, los proveedores de infraestructuras y fabricantes de dispositivos están afrontando el problema de forma creativa, convirtiendo la longitud de onda corta del rango mmWave en una ventaja. El uso de pequeñas antenas ayuda a formar haces y realizar su seguimiento para mejorar la cobertura y la eficiencia espectral.  Al aprovechar la diversidad de trayectoria, la conducción y reflexión del haz, el rango mmWave también puede convertirse en una buena solución para interiores (ayudando sus características de propagación a evitar interferencias intercelulares) y aplicaciones móviles y terminales más robustas.

<h2>Los beneficios económicos mmWave</h2>

Las promesas de rentabilidad de inversión que mmWare puede aportar a la economía están venciendo al escepticismo y ya hay fecha para futuros despliegues. Según GSA, 106 operadores de red móvil de 20 países poseen licencias para activar redes 5G en el espectro mmWave, con 24 de ellos desplegando la tecnología para uso comercial.

El mercado estadounidense, empujado por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC), va un paso por delante con respecto al resto del mundo en lo que al espectro mmWave se refiere. Hoy en día, los principales operadores ofrecen servicios comerciales 5G en bandas FR2.

En la otra parte del mundo, China todavía tiene que hacer que el espectro mmWave esté disponible para uso comercial. En Europa, aunque el foco inicial de la comercialización de la tecnología 5G se centró en la banda C (a pesar de su coexistencia con LTE), ahora se están realizando importantes inversiones en mmWave (y es probable que esta tendencia se acelere en el futuro). Italia, Finlandia y Rusia están a la cabeza de la comercialización y el despliegue de la tecnología 5G en el rango mmWave.

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Fuente: GSA – Uso del espectro 5G entre 24.25 y 29.5 GHz.

La buena noticia (y las más importantes) es que el mercado se está preparando para los consumidores, lo que demuestra la viabilidad comercial del espectro de más de 24 GHz. La industria estima que, para el 2021, habrá disponibles más de 100 teléfonos móviles y más de 50 equipos de acceso inalámbrico fijo con rango mmWave en el mercado mundial. Algunos de estos dispositivos contarán con soluciones M-MIMO para manejar terminales que se muevan a más de 100 Km/h.

<h2>El rango mmWave coge impulso</h2>

Mientras esperamos que los reguladores liberen las frecuencias necesarias en todo el mundo, el sector, que ya ha invertido cantidades importantes para beneficiarse de los activos que mmWave aportará como componente esencial del sistema 5G, no está de brazos cruzados.

Las oportunidades para los dispositivos mmWave son enormes. Desplegar accesos inalámbricos fijos (FWA) en zonas densamente pobladas es solo el primer caso práctico. Imagina lo que podría suponer el rango mmWave para instalaciones en interiores y su importancia a la hora de satisfacer la demanda de banda ancha inalámbrica de tipo fibra en lugares cerrados con mucho público (como auditorios, centros de convenciones y estadios). La tecnología 5G no solo mejorará la capacidad y velocidad de las telecomunicaciones en estos espacios, sino que ofrecerá una baja latencia y mejor calidad de servicio (algo difícilmente alcanzable para las redes Wi-Fi tradicionales, desplegadas en bandas de uso libre).

¡El rango mmWave vive ahora su momento! Los operadores de redes móviles, proveedores de infraestructura, fabricantes, y el conjunto del ecosistema ya planean su adopción por la fiabilidad y disponibilidad del espectro, la rentabilidad de las infraestructuras y las ofertas de red, comercializando distintos dispositivos de usuario final destinados a revolucionar el mercado (tanto de empresas como de consumidores).

Teldat, a la cabeza del despliegue de routers 5G y equipos de cliente en el espectro Sub-6 GHz, ya está invirtiendo mucho en el desarrollo de terminales mmWave para seguir liderando el mercado.

 

 

 


Sobre el autor

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. En Teldat es Regional Sales Manager en el departamento de Ventas Internacional


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