Evolución de las redes hasta la 5G

Las redes de comunicaciones móviles han venido evolucionando dinámicamente permitiendo a los usuarios tener mayores beneficios con el paso del  tiempo.

Redes 5G

Mientras la primera generación (1G) ofrecía servicios de voz analógica, la (2G) permitía a los usuarios enviar y recibir textos. La tercera (3G) llegó con la banda ancha móvil, para permitir manejar datos y contenidos más robustos: música, videos y fotografías.

Actualmente, con la cuarta generación las personas pueden manejar más contenidos incluso en vivo, con mayor rapidez, fluidez, en grandes cantidades soportando más plataformas, no sólo en celulares, sino también en tabletas, wearables y automóviles.

En otras palabras, la tecnología 4G le ha generado al usuario nuevas experiencias digitales, en cualquier momento y lugar, con conexiones hasta 10 veces más rápidas, cambiando la manera en que las personas se comunican o se entretienen.

Gracias a 4G LTE, hacer una videollamada, ver una película o jugar en línea con el mundo, se han convertido en acciones tan cotidianas como enviar un mensaje de texto o publicar un comentario en una red social. La mayor oferta y demanda de video abre las puertas a las aplicaciones relacionadas con publicidad, comercio móvil, salud, educación y servicio al cliente.

El mundo avanza deprisa, y conforme más avanza más personas tienen acceso a la red 4G, que está empezando a saturarse debido a que hay demasiados dispositivos  conectados. Eso implica velocidades más lentas, interferencias, etc. ¿La solución? Dar el salto al 5G, que se espera se adopte en el 2020 con muchas ventajas para los usuarios. 5G es considerada desde ya como la comunicación del futuro que soportará  el Internet de las cosas.

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Con esta tecnología se tendrá una mayor inclusión, pues la misión de esta  nueva generación será conectar a las personas y a las cosas no solo en las zonas urbanas sino también poder llegar a las zonas más remotas. Para alcanzar este objetivo, 5G debe ser totalmente rápida y soportar la conectividad de varios dispositivos.

De esta manera, 5G promete mejorar el rendimiento de la red móvil,  proporcionando ultra capacidad para soportar miles de millones de conexiones y teniendo la flexibilidad para adaptarse a las necesidades específicas de cada usuario.

La red 5G será capaz de alojar hasta mil veces más dispositivos de los que hay en la actualidad y será hasta 10 veces más rápida (es decir, podremos descargar vídeos en FullHD en cuestión de pocos segundos).

Tecnologías necesarias para 5G

Ondas milimétricas de alta frecuencia

Cada uno de los dispositivos que tienes conectados a la red está usando una frecuencia muy específica de todo el espectro de ondas de radio. En concreto, la red 4G se encuentra por debajo de los 6 GHz. Esto no sería un problema si no hubiese cada vez más y más y más gadgets conectados.

Con esta primera tecnología lo que se quiere es utilizar espectros de mayor frecuencia, aumentando el margen hasta los 300 GHz (una franja que nunca se ha usado para redes móviles).

Sin embargo, al usar ondas de mayor frecuencia nos encontramos con un problema, y es que estas tienen una gran dificultad para pasar través de obstáculos como los edificios y tienden a ser absorbidas por los árboles y la lluvia. Para solucionar ese problema se debe recurrir a la segunda tecnología.

Tecnologias para redes 5G

A lo largo y ancho de tu ciudad hay diferentes antenas de telefonía a las que tu teléfono se va conectando conforme te mueves por ella. Sin embargo, imagina que sólo hubiese una antena en el centro de tu ciudad y que vives lo más alejado posible de ella detrás de un bloque de pisos. Dado que la red 5G tiene problemas para superar este tipo de obstáculos, es posible que a tu casa no te llegue señal.

Para ello se necesitan estas antenas inteligentes, que no son otra cosa que repetidores. Estos repetidores, más pequeños que las antenas de telefonía normales, se pueden (y deben) colocar a lo largo y ancho de una ciudad para que reboten la señal y llegue a los sitios a los que, de otra forma, no llegaría, solucionando así el problema que mencionado anteriormente.

Las antenas 4G a las que todos nos conectamos día a día cuentan con una docena de pequeños puertos que son los que se encargan de gestionar la conexión de todo el tráfico móvil. Las nuevas antenas Massive MIMO (Múltiples Entradas y Múltiples Salidas) pueden tener cientos de estos puertos, lo que permite gestionar hasta 22 veces más cantidad de conexiones móviles.

Por supuesto, estas antenas tienen sus propias complicaciones. Las antenas actuales emiten la señal en todas direcciones, y si ya se generan interferencias así, imagina cómo será cuando donde antes había doce puertos ahora hay cien. Las interferencias serían enormes y la red sería casi inutilizable. Es ahí donde entra en juego la cuarta tecnología.

El beamforming (es una manera de manejar la señal de radiofrecuencia) es como un semáforo para las redes móviles. En lugar de que las antenas emitan en todas  direcciones a la vez, esta tecnología permite que emitan hacia usuarios determinados, es decir, directamente a tu móvil.

Esto prevendría las interferencias y es mucho más  eficiente que una sola antena gestionando todas las conexiones, y además permitiría  que una sola antena gestionase muchas más entradas y salidas de datos.

Lo más interesante es que, para evitar interferencias, las antenas, usando el
beamforming, pueden hacer rebotar los paquetes de datos en los edificios y objetos de tal forma que nunca se interfieran hasta llegar al destinatario.

Conformación de haces o beanforming

Para entender esto vamos a usar las llamadas como ejemplo. Cuando llamas por teléfono o hablas o escuchas, pero no puedes hacer las dos cosas a la vez. Si estás hablando conmigo y yo te interrumpo la antena te corta para que hable yo, y viceversa, porque la antena puede o enviar o recibir datos, pero no las dos cosas al mismo tiempo como los walkie-talkies antiguos, básicamente.

Esto se debe al principio de reciprocidad, que es la tendencia de las ondas de radio de viajar de ida y vuelta por la misma frecuencia. Imagina un tren que va por unas vías. Las vías pueden llevar a un tren de ida, pero no pueden llevar a la vez un tren de vuelta por el mismo raíl, porque entonces chocarían.

Los trenes son datos enviados y recibidos, y el choque serían las interferencias. ¿Qué se hacía hasta el momento? Tomar un turno. Si había una señal entrante, la saliente se “movía a un lado” hasta que la primera pasase, y luego se enviaba.

¿La solución? Que los datos entrantes vayan por un lado, y los salientes por otro, ¿no? Full Duplex va más allá, ya que usando unos transistores de silicio se pueden hacer alternadores de alta velocidad que pueden reorientar de forma momentánea una señal.

Todo esto es teoría pura y dura y todavía se está trabajando en estas cinco tecnologías para que sean lo más eficientes posibles. De momento nos toca esperar, aunque está claro que dentro de poco tendremos más velocidad, más eficiencia y más posibilidades para hacer de este mundo más conectado.

 
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Daniel Jimenez

Ingeniero y apasionado de la tecnologia Blockchain y del Bitcoin desde el 2009.

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