5G es la quinta generación del estándar de tecnología para redes celulares de banda ancha, que las compañías de telefonía celular comenzaron a implementar en todo el mundo en 2019. 5G es el sucesor de las redes 4G, que actualmente proporcionan conectividad a la mayoría de los teléfonos celulares.
5G ofrece una velocidad de descarga más rápida y un tiempo de latencia reducido, (tiempo requerido para transmitir datos desde el origen al destino), así como una densidad de conexión de dispositivos por km2 mucho mayor. Este mayor rendimiento acelerará el desarrollo de muchas tecnologías nuevas y también de las existentes.
Muchas personas encuentran confusa la transición de las redes celulares de banda ancha de 3G a 4G, y ahora a 5G, y no entienden las razones detrás de estos cambios. Aquí abordaremos parte de esta confusión y analizaremos varias razones por las cuales las redes y dispositivos de banda ancha celular de nueva generación son importantes para prácticamente todas las empresas industriales y comerciales, así como para muchos aspectos de nuestra vida cotidiana.
¿Qué es la infraestructura 5G?
5G, que es el tema candente en todo el mundo, es el estándar tecnológico de quinta generación para banda ancha en la industria de las telecomunicaciones y el sucesor de las redes 4G que brindan conectividad a la mayoría de los teléfonos celulares actuales. Se prevé que las redes 5G tengan más de 1100 millones de suscriptores en todo el mundo para 2025, según la Asociación GSM (Sistema Global para Comunicaciones Móviles). Al igual que sus antecesores, las redes 5G son redes celulares en las que el área de servicio se divide en pequeñas áreas geográficas denominadas celdas. Todos los dispositivos inalámbricos 5G en una celda se conectan a Internet y a la red telefónica mediante ondas de radio, a través de una antena local ubicada dentro del área de la celda correspondiente.
Infraestructura de red 5G autónoma y no autónoma
La infraestructura no autónoma (NSA) se basa en parte en la infraestructura 4G LTE existente, pero también utiliza alguna tecnología nueva como 5G New Radio (NR). De acuerdo con los estándares 3GPP, la arquitectura NSA tiene la interfaz 5G RAN y 5G NR que trabaja junto con la infraestructura LTE y las redes centrales existentes. De acuerdo con el estándar 5G esto significa que, si bien solo se admiten los servicios LTE, la red tiene las capacidades que ofrece 5G NR, tal como por ejemplo, una latencia más baja.
La arquitectura de red no autónoma (NSA) ha dominado el mercado con una participación de ingresos de más del 92,9 % en 2020, según Grand View Research, Inc. Esto se atribuye a la implementación temprana de la red no autónoma en todo el mundo, lo cual se fue realizando generalmente en forma integrada con la infraestructura LTE existente. Varios proveedores de servicios importantes, incluidos AT&T, Verizon y China Mobile, han implementado modelos de red 5G NSA para uso básico.
La infraestructura autónoma es una red 5G que no depende de las redes LTE y tiene su propia infraestructura de red básica que se conecta al NR. Se espera que los operadores de red utilicen infraestructuras independientes después de manejarse a través de una infraestructura NSA. El uso de NSA le da la oportunidad a los operadores de ofrecer experiencias similares a 5G mientras construyen la infraestructura física necesaria de una red 5G. De acuerdo con la versión 15 de 3GPP, la opción de implementación autónoma está compuesta por el equipo de usuario, la RAN que incluye el NR y la red central 5G. La red central 5G está fundada en una infraestructura de arquitectura 5G basado en servicios con funciones de red virtualizadas.
Infraestructura torres de red 5G
Las macro células son las torres celulares tradicionales que sirven amplias áreas. En una red 5G, las funciones de red que normalmente se ejecutan en hardware se virtualizan y se ejecutan como software. Hasta que las redes 5G alcancen su máximo potencial y se vuelvan autosuficientes, la mayoría de los operadores utilizarán redes de acceso de radio (RAN) 4G LTE existentes, potenciadas con el agregado de muchas antenas nuevas. Esto permite a los operadores hacer la transición de 4G a 5G ofreciendo servicios mejorados mientras se construye la nueva infraestructura física.
Hardware de infraestructura 5G
El hardware de la infraestructura 5G es principalmente una combinación de: Red de acceso de radio (RAN); una red central, que ofrece numerosos servicios a los clientes que están interconectados por la red de acceso; una red que conecta la red troncal y las redes perimetrales; y un transporte, que conecta una RAN 5G y la red central. La red de transporte incluye fibra óptica o antenas de microondas.
En el segmento de hardware, RAN dominó el mercado de infraestructura 5G con una participación del 47,6 % en 2020, según Grand View Research, Inc. A esto se le atribuye el sólido despliegue de 5G RAN con varias estaciones base de celdas pequeñas y macro celdas en todo el mundo.
La tendencia de implementar RAN virtual y centralizada está aumentando rápidamente entre los proveedores de servicios de red, a fin de reducir los costos generales de infraestructura y las complejidades de la red. Además, se espera que el uso de la tecnología de redes definidas por software (SDN) para mejorar la eficiencia operativa de las RAN virtuales desempeñe un papel crucial en el crecimiento general del segmento durante el periodo 2021 a 2028.
Clasificación de bandas de frecuencia
Las bandas sub-6 GHz se utilizan cuando la frecuencia transmitida desde las torres de telefonía celular es inferior a la frecuencia de 6 GHz. El espectro sub 6GHz es la mejor opción para el despliegue temprano de redes 5G en todo el mundo. Emplea una parte no utilizada del espectro por debajo del rango de 6 GHz y puede admitir un ancho de banda mayor que las bandas de frecuencia LTE. Sub-6GHz dominó el mercado de la infraestructura 5G con una participación del 91+% en 2020.
Las bandas de frecuencia mmWave son frecuencias de banda alta que proporcionan una capacidad de ancho de banda mejorada con una latencia muy baja. Estas bandas de espectro serían principalmente útiles en aplicaciones donde una conectividad ultra confiable fuera un requisito previo, especialmente para la realización de cirugías remotas de pacientes y la conectividad de vehículo a vehículo (V2V).
Retraso en la implementación debido al Covid-19
El brote de Covid-19 ciertamente retrasó la implementación de la infraestructura 5G. La pandemia provocó interrupciones en las pruebas y ensayos necesarios para verificar el rendimiento del procesamiento y la estabilidad de las redes independientes 5G. Además, la pandemia ha provocado que EE. UU. y China, entre otros países, experimenten una disminución en las exportaciones de equipos de telecomunicaciones para 5G New Radio Technology (NR) al mercado global.
Recuperación e innovación
A pesar de la pandemia, se espera que el continuo énfasis en mejorar las comunicaciones para el monitoreo y la gestión de la energía, junto con la necesidad de obtener un mejor control sobre su red de generación y distribución, impulse el despliegue de la infraestructura 5G en los próximos 7 años. Muchos informes publicados sobre la industria sugieren que en el 2020 el tamaño del mercado de infraestructura 5G global tenía un valor de casi 3 mil millones de dólares y se espera que se expanda con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) que oscila entre el 49,8 % y el 71,2 % de crecimiento entre 2021 y 2028.
El rápido crecimiento de la digitalización industrial ha generado una nueva fuente de ingresos para los proveedores de servicios en todo el mundo. Se espera que la creciente demanda para establecer una comunicación continua entre aplicaciones industriales, como robots colaborativos/en la nube, vehículos guiados automatizados (AGV), cámaras inalámbricas y otros, impulse el crecimiento del segmento industrial durante años. La capacidad de proporcionar conectividad ininterrumpida entre máquinas en los procesos de fabricación aumenta la necesidad de una alta frecuencia que sea ultra confiable, con conectividad de baja latencia.
Asimismo, el despliegue de infraestructuras 5G está aumentando en las instalaciones gubernamentales y de seguridad pública debido a la necesidad de establecer una comunicación rápida con los socorristas durante las emergencias. A raíz de la pandemia en curso, se espera que aumente la demanda de redes de alta velocidad de última generación.
Es esperable que el sector de la energía muestre un crecimiento sustancial debido a la creciente necesidad de conectividad a Internet de alta velocidad en las aplicaciones de generación y distribución de energía. Asimismo, se espera que la creciente demanda de una mejor conectividad para barcos y buques contenedores, para un monitoreo eficiente desde ubicaciones remotas, impulse la adopción de la tecnología 5G y la infraestructura correspondiente en el sector del transporte y la logística.
La industria de la salud está comenzando a enfatizar la importancia de conceptos como diagnóstico remoto, tratamiento y cirugías para los pacientes. Esto significa que la entrega de datos y conectividad durante las cirugías remotas de pacientes debe ser confiable y constante. Se espera que la tecnología 5G de próxima generación y la infraestructura relacionada ayuden a impulsar el crecimiento del mercado en la industria de la salud durante los próximos años.
Brindar servicios de alto ancho de banda a consumidores, empresas e industrias
A major change and one advantage of the new 5G networks is that they have greater bandwidth, giving higher download speeds — eventually up to 10 gigabits per second (Gbit/s). With increased bandwidth, the 5G networks will be used as general internet service providers for laptops and desktop computers, competing with existing ISPs such as cable internet. In addition, the growing demand for enhanced bandwidth connectivity with low latency for many mission-critical applications — such as precision manufacturing, medical diagnostics and surgery, vehicle-to-everything (V2X), drone connectivity and many other applications — will contribute to market growth.
5G technology will provide improved user experience, including Ultra-High Definition (UHD) video, seamless video calling, as well as Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) for gaming. 5G will make it possible to create new applications on the Internet of Things (IoT) and improve connectivity between machines to machines. 4G cellphones are not able to use the new networks, which require 5G enabled wireless devices. There are a variety of 5G enabled cellphones available from your communication service providers today.
Significant investments are being made by key communication service providers worldwide to acquire low and mid-band frequencies and to deliver high bandwidth services to consumers, businesses and industries. Recently, governments across key nations such as the US, China, Japan, and South Korea released sub-6 GHz frequencies to provide highspeed internet services in their countries.
Electrical machine controls for over four decades
We hope you have benefited from this issue of EVERYTHING UNDER CONTROL and that this information will clear some of the confusion surrounding how 5G broadband cellular technology works. It is critically important, as we all move forward in today’s business world, to understand how the 5G network is of value to industrial and commercial businesses of all types — and how will it improve many aspects of our everyday lives.
In future issues, we will present information on the latest trends and advancements for a wide variety of industries that depend on c3controls products as an integral part of their machine controls.
Un cambio importante y una ventaja de las nuevas redes 5G es que tienen un mayor ancho de banda, lo que brinda velocidades de descarga más altas, que alcanzan hasta 10 gigabits por segundo (Gbit/s). Con un mayor ancho de banda, las redes 5G se utilizarán como proveedores generales de servicios de internet para computadoras portátiles y de escritorio, compitiendo con los ISP existentes, como por ejemplo la Internet por cable. Además, la creciente demanda de conectividad con un mayor ancho de banda mejorada y baja latencia para muchas aplicaciones con objetivos críticos, como la fabricación de precisión, diagnóstico médico y cirugía, vehículo para todo (V2X), conectividad de drones y muchas otras aplicaciones, contribuirá al mercado al crecimiento del mercado.
La tecnología 5G brindará al usuario una experiencia mejorada, que incluye video de ultra alta definición (UHD), videollamadas fluidas. Asimismo, y en lo que respecta a juegos, una realidad virtual (VR) y aumentada (AR). 5G permitirá crear nuevas aplicaciones en Internet of Things (IoT) y mejorar la conectividad entre máquinas. Los teléfonos celulares 4G no pueden usar las nuevas redes, las cuales requieren dispositivos inalámbricos habilitados para 5G. A tal fin existe ya en la actualidad una variedad de teléfonos celulares habilitados para 5G que están disponibles a través de sus proveedores de servicios de comunicación.
Los principales proveedores de servicios de comunicación de todo el mundo están realizando importantes inversiones para adquirir frecuencias de banda baja y media y para ofrecer servicios de gran ancho de banda a consumidores, empresas e industrias. Recientemente, los gobiernos de países clave como EE. UU., China, Japón y Corea del Sur lanzaron frecuencias inferiores a 6 GHz para brindar servicios de Internet de alta velocidad en sus países.
Controles de máquinas eléctricas por más de cuatro décadas.
Esperamos que se haya beneficiado de esta edición de TODO BAJO CONTROL y que esta información aclare parte de la confusión que existe sobre cómo funciona la tecnología celular de banda ancha 5G. Es de vital importancia, a medida que avanzamos en el mundo empresarial actual, comprender el valor que la red 5G tiene para las empresas industriales y comerciales de todo tipo, y cómo mejorará muchos aspectos de nuestra vida cotidiana.
En ediciones futuras, presentaremos información sobre las últimas tendencias y avances para una amplia variedad de industrias que dependen de los productos de c3controls como parte integral de sus controles de máquinas.
