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Tecnologia 5G: Artigo introdutório


Este artigo é uma contribuição do Francisco Badaró, gerente de tecnologia do Grupo Softcomp.


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Este artigo é um resumo básico e introdutório de 5G.

Saliento que o universo possível para as tecnologias de quinta geração das comunicações móveis engloba um amplo espectro de possibilidades sendo impossível de se tratar em um trabalho individual. O objetivo deste artigo é introduzir o leitor nos conceitos das tecnologias da quinta geração no contexto das comunicações móveis (5G).

A quinta geração (5G) das comunicações móveis tem como grande foco a ampla mobilidade, tendo a amplitude mais ubíqua quanto for tecnicamente possível. Além das questões de ubiquidade da cobertura também é importante a capacidade de transmissão disponível sendo que a alta largura de banda como ampla mobilidade, também é uma meta da 5G.

INTRODUÇÃO

Na indústria geral de TI atual, os elementos físicos da rede estão em constante evolução e fusão uns com os outros. A interconexão dos elementos, das estruturas para proporcionar maior capacidade e heterogeneidade nos serviços não somente uma simples realidade é uma necessidade.

Uma maior consideração da experiência do usuário representa um avanço em terminais inteligentes e tecnologias de rede na indústria de TIC móvel. As tecnologias de 5G têm como meta proporcionar uma experiência de uso de extrema mobilidade e alta largura de banda tornando possível uma maior
convergência e inovação, em comparação com as tecnologias atuais para as redes sem fio, causando uma disruptura no conceito de mobilidade.

A grande pretensão é que as tecnologias de 5G venham a revolucionar a percepção, acesso, uso e controle da informação para os usuários e serviços.

Uma rede 5G irá alavancar as excelentes características de uma rede local e celular, ela se tornará mais inteligente e mais amigável e servirá uma gama ampla de propósitos.

DESAFIOS

5G não só implica aumento da largura de banda e também satisfazer as necessidades dos usuários pessoais; Implica também um maior enfoque na experiência do usuário e satisfazer as necessidades de aplicações. Para alcançar esses objetivos, há três grandes desafios: fornecer serviços onipresentes (Computação Ubíqua), lidar com conexões de dados que demanda alta largura de banda e garantir eficiência energética.

COMPUTAÇÃO E SERVIÇOS UBÍQUOS

Na era das tecnologias móveis, os serviços estarão em toda parte.

As pessoas vão exigir escritórios móveis mais eficientes, compartilhamento de informações, interação social ampla móvel larga e irrestrita, comércio eletrônico disponível em qualquer lugar, financiamento pela internet e outros serviços de internet móvel.

As pesquisas em 5G focam entre outras coisas na melhoria da experiência do usuário e vai mudar para a criação de um modelo de percepção do usuário com base em atender as necessidades de serviço. Em seguida, o foco de P&D mudará para a melhoria dos principais indicadores técnicos, como capacidade de rede, garantia de largura de banda, taxa de pico, atraso na rede, garantia de ampla mobilidade e posicionamento interno de alta precisão.

ALTÍSSIMA LARGURA DE BANDA

Uma hipotética rede 5G deve estabelecer ligações de pessoa a pessoa, de pessoa a máquina e de máquina a máquina em alta velocidade e ampla disponibilidade.

Com a informação como o elo entre os mundos físico e digital, uma rede interconectada ubíqua, de propósito geral, de alta velocidade precisa ser construída. As tecnologias de quinta geração (5G) deverão fornecer conexões eficientes para a vida social (tanto no contexto pessoal quanto no contexto empresarial/corporativo). Essas conexões tendem a ter alta demanda e necessidade de mobilidade e largura de banda, e serão um grande desafio em termos de capacidade, mobilidade e robustez.

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

A eficiência energética é essencial em qualquer tecnologia, nas tecnologias de quinta geração (5G) é objeto foco e fundamental de pesquisa.

Na era das tecnologias móveis, na era do 5G, uma grande, densa rede com serviços onipresentes e enormes conexões de dados vai consumir uma enorme quantidade de energia se construído com as tecnologias disponíveis.

EXPECTATIVAS TECNOLÓGICAS

As tecnologias de 5G e todo o esforço de pesquisa se concentram no usuário, na melhoria da experiência do usuário (melhoria de QoE, a melhoria da qualidade da experiência do usuário).

Os links de rádio ficarão mais eficientes em termos de codificação e modulação, tecnologia de acesso múltiplo e múltiplos receptores. Pré-codificação multiusuário não linear, codificação e modulação de nova articulação e codificação de rede podem ser exploradas. A tecnologia de acesso múltiplo inclui tecnologia de acesso múltiplo não ortogonal (OFDM) e correlatas evoluções a este padrão.

Em termos de receptores, muita pesquisa tem sido feita em:

1) Novas formas de onda eletromagnética que suportam MIMO (e avanços de transmissão, no contexto de MIMO) e avanços correlatos a eficiência de transmissão.

2) Capacidades full duplex em links de rádio curtos.

A combinação de todas essas tecnologias pode melhorar significativamente a transmissão em uma rede sem fio e este é o principal foco de pesquisa.

As tecnologias de quinta geração (5G) fornecem maior largura de banda, adicionando novo espectro operacional que inclui frequências acima de 3 GHz ou mesmo alguns comprimentos de onda sub-milimétricas no SHF nas faixas mais altas atualmente usada para transmissões de alta capacidade e curta distância devido as questões espectrais correlatas a usabilidade da faixa de frequência (Correlacionando com o paradigma comprimento de onda x alcance/cobertura da transmissão).

Estas frequências fornecem altíssimas taxas de dados de capacidade, entretanto com alcance restrito. Com estas novas frequências, o 5G pode permitir uma gestão dinâmica e inteligente do espectro, de modo a que a rede funcione em frequências não autorizadas ou não atribuídas. Entretanto traz problemas de cobertura, devido ao supracitado paradigma de RF fundamental: “Quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda”, sendo assim mais um desafio de pesquisa tanto a evolução dos transmissores e receptores quanto também de formas mais eficientes de modulação.

CONCLUSÃO

5G para a era atual das tecnologias móveis será um paradigma disruptivo, proporcionando aplicações de TIC como nunca antes visto.

Também será necessário prestar muita atenção às necessidades dos operadores em termos de construção da rede e OAM, pois o desafio não é simples e não estamos falando em simples atualização tecnológica, e sim de uma completa mudança de paradigmas.

Os grandes desafios colocados pela 5G são também oportunidades de estreita cooperação entre a academia e a indústria.

A ITU, NGMN, 3GPP e IEEE estão agora determinando requisitos para 5G (além de diversos fabricantes com seus grupos individuais de pesquisa, integrados as instituições citadas, pesquisando tecnologias e formulando padrões para 5G).

Com isto concluímos que 5G é a base das tecnologias móveis.

5G centrar-se-á na experiência do usuário para a convergência multinível e ampla inovação.

Ele fornecerá largura de banda super-alta, mobilidade como nunca antes visto. Ao mesmo tempo em que melhora sua capacidade e mobilidade, as tecnologias de 5G também fará com que a rede e terminais consumam menos energia.

5G será combinado em profundidade com a internet móvel na estrutura e evoluirá para uma rede inteligente baseado em nuvem com recursos virtualizados (seguindo os paradigmas de SDN/NFV). A profunda convergência de serviços e da rede acabará por trazer experiência e serviços superiores aos usuários.

A tecnologia 5G também considera entre outros fatores, a massificação e popularização das tecnologias de virtualização de recursos de rede (NFV) e SDN, logo a evolução deste padrão também esta diretamente relacionado com a evolução do padrão 5G.

Atualmente, pelo menos no 3GGP, o roadmap das tecnologias 5G é o seguinte:

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Fonte: 3GGP Roadmap to 5G.

O roadmap supra é o do 3GGP, abaixo segue o do IMT-2020 e ITU-R:

02

Fonte: ITU-R

REFERÊNCIAS

VERIZON 5G TECHNICAL FORUM
http://www.5gtf.org/

GSMA ALIANCE
https://www.gsmaintelligence.com

3GGP
http://www.3gpp.org/

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Victor Mansur

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3 Respostas

  • Ian em 1 de dezembro de 2016, 16:21:05

    Bacana saber que a tecnologia 5G vai entrar em pratica isso muito bom, para os aparelhos que vão chegar ao mercado já ter um dispositivo mais sofisticado e acompanhando novas tecnologias.

    Responder para Ian
    • FRANCISCO NETO em 5 de dezembro de 2016, 02:36:35

      Ian, é importante salientar que, as tecnologias de próxima geração de mobilidade (5G), focam não somente nas nossas aplicações (voz e demais aplicações multimídia ‘para o ser humano’ como internet, jogos, redes sociais), o grande foco é na extrema mobilidade para ampliar a capilaridade da rede e em IoT. O grande foco é a mobilidade, a ubiquidade e a interconexão das coisas. As redes serão definidas por softwares e os recursos de rede virtualizados. Todo um paradigma será modificado, as similaridades com o atual paradigma são minimas, estamos falando de uma disruptura .

      Responder para FRANCISCO
  • FRANCISCO NETO em 5 de dezembro de 2016, 02:35:51

    Ian, é importante salientar que, as tecnologias de próxima geração de mobilidade (5G), focam não somente nas nossas aplicações (voz e demais aplicações multimídia ‘para o ser humano’ como internet, jogos, redes sociais), o grande foco é na extrema mobilidade para ampliar a capilaridade da rede e em IoT. O grande foco é a mobilidade, a ubiquidade e a interconexão das coisas. As redes serão definidas por softwares e os recursos de rede virtualizados. Todo um paradigma será modificado, as similaridades com o atual paradigma são minimas, estamos falando de uma disruptura .

    Responder para FRANCISCO

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