¿Qué es 5G?

La quinta generación inalámbrica (5G) es la última iteración de la tecnología celular. 5G se diseñó para aumentar considerablemente la velocidad y el ancho de banda de las redes inalámbricas y reducir la latencia en comparación con los estándares inalámbricos anteriores.

5G es ideal para telecomunicaciones, Internet de las cosas (IoT) y para redes privadas que utilizan 5G privado. Las empresas de telefonía móvil empezaron a desplegar redes 5G en 2019 como sucesoras de la cuarta generación inalámbrica (4G).

Con la 5G, los datos transmitidos a través de conexiones inalámbricas de banda ancha pueden viajar a velocidades multigigabit, con picos de velocidad de descarga ideales de hasta 20 gigabits por segundo (Gbps). Estas velocidades superan a las redes alámbricas y pueden ofrecer una latencia inferior a 5 milisegundos (ms) o menos, lo que resulta útil para aplicaciones que requieren información en tiempo real. 5G permite un fuerte aumento de la cantidad de datos transmitidos a través de sistemas inalámbricos gracias al mayor ancho de banda disponible y a la avanzada tecnología de antenas.

En general, se espera que 5G genere una variedad de nuevas aplicaciones, usos y casos de negocio a medida que se despliegue la tecnología.

¿Cómo funciona el 5G?

El 5G es posible gracias al diseño de la interfaz aérea 5G New Radio (5G NR), que actúa como especificación de las redes 5G y describe cómo transmiten datos los productos 5G con la infraestructura de red 5G NR. El 5G utiliza el acceso múltiple por división ortogonal de frecuencias, la misma tecnología de acceso radioeléctrico que utilizan las redes 4G LTE. De este modo, la tecnología inalámbrica 4G LTE sienta las bases del 5G. Además, 5G también utiliza técnicas más novedosas, como la modulación de amplitud en cuadratura o QAM, la formación de haces y otras nuevas funciones que aumentan la eficiencia de una red y reducen la latencia.

Las redes inalámbricas 5G se componen de emplazamientos celulares divididos en sectores que envían datos a través de ondas de radio. A diferencia del 4G, que requiere grandes torres de alta potencia para irradiar señales a grandes distancias, las señales inalámbricas 5G se transmiten a través de un gran número de pequeñas estaciones celulares situadas en lugares como postes de luz o tejados de edificios. El uso de múltiples células pequeñas es necesario, ya que el espectro de ondas milimétricas (mmWave) -la banda en la que se basa el 5G para generar altas velocidades- sólo puede viajar a distancias cortas y está sujeto a interferencias meteorológicas y de obstáculos físicos.

Las frecuencias de onda milimétrica pueden ser bloqueadas fácilmente por objetos como árboles, muros y edificios, lo que significa que, en la mayoría de los casos, la onda milimétrica sólo puede cubrir aproximadamente una manzana dentro de la línea de visión directa de un emplazamiento celular o nodo. Para resolver este problema, se han estudiado distintos métodos. Un método de fuerza bruta consiste en utilizar varios nodos alrededor de cada manzana de una zona poblada para que un dispositivo 5G pueda utilizar una interfaz aérea, cambiando de nodo a nodo y manteniendo la velocidad de las ondas milimétricas.

Otra forma, más factible, de contrarrestar los problemas de distancia e interferencias de las ondas milimétricas es utilizarlas junto con un espectro inalámbrico de frecuencia más baja — el denominado Sub-6 5G.

El espectro 5G se divide en mmWaves (banda alta) y Sub-6 5G (bandas baja y media). Aunque no es tan rápido como las ondas milimétricas, el 5G sub-6 suele ser más rápido que las velocidades medias de 4G LTE. Las frecuencias de banda baja son las más lentas de las velocidades 5G, pero siguen siendo más rápidas que algunas velocidades 4G LTE. La banda media, en comparación, es más rápida que la baja, pero sigue eclipsada por las ondas milimétricas.

Sub-6 5G alcanza mayores distancias que mmWaves, pero su velocidad y capacidad son inferiores a las de mmWave.

MmWave se sigue utilizando en zonas densamente pobladas, mientras que las frecuencias Sub-6 pueden utilizarse en zonas menos densas. Las frecuencias de gama baja pueden viajar hasta cientos de kilómetros cuadrados. Esto significa que una implementación de todas las bandas de frecuencia 5G proporciona una cobertura generalizada al tiempo que proporciona las velocidades más rápidas en las zonas con más tráfico.

¿Qué velocidad alcanza 5G?

Cada banda del espectro 5G funciona a velocidades diferentes:

• Las bandas bajas proporcionan velocidades inferiores a 1 gigahercio (GHz), pero aún así pueden ofrecer velocidades superiores a algunas velocidades 4G LTE.
• La banda media proporciona velocidades que van de 3.4 GHz a 6 GHz.
• La banda mmWave, en comparación, va de 30 GHz a 300 GHz.

La velocidad de cada banda varía en función de factores como la portadora, la distancia, la cantidad de tráfico en la red o los obstáculos (en el caso de las mmWaves).

Aunque el servicio 5G ya está ampliamente disponible, no es el sustituto inicial del 4G que muchos pensaban que sería. Aunque hoy en día hay zonas con rápidas velocidades de descarga de varios gigabits, es mucho más probable que los usuarios se encuentren con velocidades 5G de banda media o baja. Incluso en una manzana que ofrezca 5G mmWave, su velocidad disminuirá si la señal tiene que atravesar una pared. Por este motivo, muchos usuarios podrían notar solo una pequeña mejora de la velocidad en comparación con 4G.

Las velocidades 5G siguen considerándose rápidas en la mayoría de los casos, lo que hace mucho más viables usos de consumo como la transmisión inalámbrica de vídeos en resoluciones 4K.

¿Cuáles son los beneficios del 5G?

Aunque las desventajas de 5G son claras si se considera la facilidad con la que se puede bloquear mmWave, 5G todavía tiene muchos beneficios valiosos, incluidos los siguientes:

• Uso de frecuencias más altas.
• Alto ancho de banda.
• Banda ancha móvil mejorada.
• Una latencia menor de 5 ms.
• Mayores velocidades de datos, que permitirán nuevas opciones tecnológicas a través de redes 5G, como transmisión 4K o transmisión de realidad virtual casi en tiempo real.
• La flexibilidad en la cobertura, al contar con una red móvil compuesta por frecuencias de banda baja, banda media y mmWave.

Lanzamiento del 5G

Casi al mismo tiempo que el lanzamiento inicial de 5G en 2019, los primeros teléfonos inteligentes compatibles con 5G y dispositivos asociados comenzaron a estar disponibles comercialmente.

Al principio, los despliegues 5G de los operadores fueron decepcionantes, ya que algunas empresas optaron por construir primero su infraestructura de banda baja. Aunque seguía siendo 5G, no proporcionaba la velocidad de vértigo anunciada por muchas operadoras, que llegaría con las ondas milimétricas. Verizon fue una de las primeras en adoptar la construcción de su arquitectura 5G de ondas milimétricas; sin embargo, este proceso es caro y, al principio, solo se ofrecía en un número limitado de zonas urbanas concretas.

Desde 2019, muchas operadoras 5G han tenido tiempo de construir sus despliegues 5G sub-6 y mmWave. Muchas compañías como Verizon o AT&T ofrecen mapas de cobertura en sus sitios web, mostrando dónde ofrecen cobertura 5G mmWave, Sub-6 o 4G. Sin embargo, cada compañía tiene un nombre diferente para cada banda que ofrece. Por ejemplo, Verizon llama a su 5G mmWave «5G Ultra Wideband», mientras que AT&T llama a la suya «5G+» y T-Mobile a la suya «5G Ultra Capacity».

¿Qué tipos de servicios inalámbricos 5G estarán disponibles?

Los operadores de redes están desarrollando dos tipos de servicios 5G:

1. Los servicios celulares 5G proporcionan al usuario acceso a las redes celulares 5G de los operadores. Estos servicios comenzaron a desplegarse en 2019, cuando se comercializaron los primeros dispositivos compatibles con 5G. La prestación de servicios celulares también depende de la finalización de las normas básicas móviles por parte del 3GPP.
2. La 5G privada ofrece conectividad celular 5G para casos de uso de redes privadas. Una organización debe poseer o alquilar espectro e infraestructura 5G para promulgar una red 5G privada. La 5G privada funciona del mismo modo que una red 5G pública, pero los propietarios pueden proporcionar acceso restringido a su red. Las redes 5G privadas pueden desplegarse como redes privadas de servicio, de propiedad total, híbridas o en rodajas.
3. Los servicios de banda ancha inalámbrica fija 5G ofrecen acceso a Internet a hogares y empresas sin conexión por cable a las instalaciones. Para ello, los operadores de redes despliegan las RN en pequeñas celdas cerca de los edificios para transmitir una señal a un receptor situado en un tejado o en el alféizar de una ventana que se amplifica dentro de las instalaciones. Se espera que los servicios de banda ancha fija hagan menos costoso para los operadores prestar servicios de banda ancha a hogares y empresas porque este enfoque elimina la necesidad de desplegar líneas de fibra óptica a cada residencia. En su lugar, los operadores sólo tienen que instalar fibra óptica en los emplazamientos de las celdas, y los clientes reciben los servicios de banda ancha a través de módems inalámbricos situados en sus residencias o empresas.

5G vs 4G: Principales diferencias

Cada generación de tecnología celular difiere en su velocidad de transmisión de datos y métodos de codificación, que requieren que los usuarios finales actualicen su hardware. 4G puede soportar hasta 2 Gbps y sigue mejorando lentamente su velocidad. 4G ofrece velocidades hasta 500 veces superiores a 3G. 5G puede ser hasta 100 veces más rápido que 4G.

Una de las principales diferencias entre 4G y 5G es el nivel de latencia, que en 5G es mucho menor. 5G utiliza codificación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), similar a 4G LTE. 4G, sin embargo, utiliza canales de 20 MHz unidos a 160 MHz. 5G llega a canales de entre 100 y 800 MHz, lo que requiere bloques de ondas más grandes que 4G.

Samsung está investigando el 6G. No se sabe demasiado sobre la velocidad y el funcionamiento de 6G. Sin embargo, es probable que 6G funcione con diferencias de magnitud similares a las que existen entre 4G y 5G. Algunos piensan que 6G podría utilizar ondas milimétricas en el espectro radioeléctrico y que podría estar a una década de distancia.

Casos de uso de 5G

Los casos de uso de 5G pueden abarcar desde el uso comercial y empresarial hasta el uso más informal por parte del consumidor. Algunos ejemplos de cómo puede utilizarse 5G son los siguientes:

• Transmisión de vídeo de alta calidad.
• Comunicación entre dispositivos en un entorno IoT.
• Seguimiento más preciso de la ubicación.
• Servicios inalámbricos fijos.
• Comunicación de baja latencia.
• Mayor capacidad de análisis en tiempo real.

Además de mejoras en velocidad, capacidad y latencia, 5G ofrece funciones de gestión de red, entre ellas la fragmentación de red, que permite a los operadores móviles crear múltiples redes virtuales dentro de una única red física 5G. Esta capacidad permitirá conexiones de red inalámbricas para usos específicos o casos de negocio y podría venderse como servicio. Un coche autoconducido, por ejemplo, podría necesitar una porción de red que ofreciera conexiones extremadamente rápidas y de baja latencia para que el vehículo pudiera navegar en tiempo real. Un electrodoméstico, sin embargo, podría conectarse a través de una conexión más lenta y de menor potencia porque el alto rendimiento no es crucial. IoT podría utilizar conexiones seguras, sólo para datos.