5 Tecnologías que permitirán hacer de las redes 5G una realidad…

Compartir:

Se espera que para el año 2020, las redes de telecomunicaciones de quinta generación (5G) sean presentadas oficialmente en el mercado. No sólo se trata de un mayor incremento en la velocidad, sino un aumento sustancial en la capacidad y la eficiencia energética. Con la llegada del Internet de las cosas, se requiere satisfacer las necesidad de comunicación  de miles de millones de dispositivos interconectados globalmente y aunque mucho se ha hablado sobre potenciales aplicaciones como realidad virtual, analítica de datos, inteligencia artificial y conducción autónoma, entre otras; poco se conoce sobre las tecnologías que actualmente se están investigando y desarrollando en universidades y empresas de diferentes lugares del mundo, las cuales permitirán hacer de las redes 5G una realidad.

Ondas milimétricas (Milimeter Waves):

Día a día aumenta la cantidad de información que debe ser enviada a través de la red, si nos imaginamos el ancho de banda como una autopista y los datos enviados como los vehículos, a mayor tráfico, menor será la velocidad, razón por la cual se hace necesario ampliar la capacidad de esta autopista, es decir aumentar el número de carriles. En la práctica estamos hablando de operar en rangos de frecuencia que nos permitan obtener anchos de banda mayores, pasar de operar de 6 GHz a ondas milimétricas que operan entre (30 – 300 GHz), estas bandas de frecuencia sólo se habían utilizado previamente para aplicaciones radar y satelitales, el reto está en el diseño del hardware y equipos que permitan soportar estos rangos de frecuencia.

Se habla de ondas milimétricas debido a que su longitud de onda es del orden de milímetros, su principal desventaja es la dificultad que tienen este tipo de ondas para atravesar edificios, obstáculos, vegetación o lluvia, impactando directamente en la reducción del alcance. Este inconveniente se podría solventar instalando mayor número de estaciones base con menor distancia de separación entre sí.

Estaciones base miniatura (Small Cells):

Al necesitarse mayor cantidad de estaciones base con una distancia de separación menor entre sí (250m), es posible disminuir su potencia de transmisión y por tal razón su tamaño físico. Esto facilita su instalación a lo largo de una ciudad y lograr obtener una mejor eficiencia en el cubrimiento, adicionalmente permite reutilizar bandas de frecuencia de estaciones lejanas entre sí, mejorando la eficiencia en el uso del espectro radioeléctrico. Entre los retos interesantes se encuentran el desarrollo de técnicas novedosas de camuflaje y miniaturización de antenas.

Multiplicidad de puertos (Massive MIMO):

Como se mencionó anteriormente, uno de los grandes avances de las redes 5G es el aumento sustancial de la capacidad, es decir poder soportar el mayor número de usuarios o conexiones al mismo tiempo. Para esto es indispensable aumentar el número de puertos en cada estación base, pasar de una docena a más de cien, esto implica incrementar el número de antenas en un espacio físico menor. Aunque en 4G se ha comenzado a desarrollar esta tecnología aún no se ha masificado y llevado a un punto de maduración suficiente para solventar las necesidades futuras. El reto está en que a mayor número de antenas en un espacio reducido la probabilidad de interferencia mutua aumenta, razón por la cual es importante utilizar conformación de haz.

Conformación de haz (Beamforming):

La forma en la que se distribuye la energía transmitida y captada por una antena o un sistema de antenas espacialmente se le conoce como patrón de radiación, normalmente este patrón es definido a partir del diseño de la antena. Sin embargo, se han presentado técnicas que permiten modificar o controlar temporalmente este patrón de forma digital, esto es de gran utilidad para reducir interferencias mutuas entre antenas o maximizar la eficiencia de la energía radiada hacia el terminal o usuario logrando así mayor alcance. Estás técnicas han sido utilizadas también para tecnología radar destacando su alto grado de efectividad, el reto está en la velocidad y la complejidad con la cual pueda variar este patrón de radiación.

Bidireccionalidad (Full Duplex):

Actualmente las estaciones base y los celulares poseen transceptores  que deben  turnarse para enviar y recibir información sobre la misma frecuencia, o usar dos frecuencias distintas para transmitir por una y recibir por la otra. Con la bidireccionalidad se busca que se pueda transmitir y recibir al mismo tiempo sobre la misma frecuencia, esto duplicaría instantáneamente la capacidad de las redes inalámbricas. Esta tecnología comenzó siendo desarrollada para temas militares con transistores de alta velocidad de conmutación, los cuales se comportan como interruptores cuyo cambio sería prácticamente imperceptible durante la comunicación. El reto está en disminuir o cancelar la interferencia que pueda producir la señal transmitida en el circuito de recepción.

Una vez estas tecnologías se encuentren consolidadas y los retos planteados sean solventados será posible apreciar una nueva generación de telecomunicaciones que permitirá hacer realidad las aplicaciones que solo se leían en novelas de ciencia ficción.

Referencias:  

  • Nordrum Amy, Kristen Clark. IEEE Spectrum. (2017). Everything you need to know about 5G . 
Compartir:

Comentar con Facebook

Comentarios

Jhon Cárdenas Triana

Ingeniero Electrónico con énfasis en Telecomunicaciones. Experiencia en investigación y desarrollo en proyectos de Radiofrecuencia, Microondas, Diseño de Antenas y Sistemas Radar.

PUBLICIDAD