Tecnologias 5G e Wi-fi 6: trabalharão juntas para criar experiências conectadas

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tecnologias 5G e Wi-fi 6

As redes 5G representam a próxima geração de conectividade à Internet móvel. Ele oferecerá largura de banda ultra alta, bem como conexões mais confiáveis ​​com smartphones e outros dispositivos IoT. Serão pelo menos 100 vezes e até 1.000 vezes mais rápido do que 4G, permitindo que filmes de alta resolução sejam baixados em meros segundos. As tecnologias 5G e Wi-fi 6 permitirão o surgimento de novas experiências e tecnologias conectadas.

Quais as vantagens do 5G?

O 5G foi projetado para um mundo onde bilhões de dispositivos dependerão de uma conexão constante com a Internet.

Os primeiros telefones celulares que suportam a rede 5G estão disponíveis na Ásia e Europa desde setembro de 2019. Em muitos países, as primeiras infraestruturas de rede também já foram concluídas.

A velocidade do 5G e a conectividade de baixa latência – que permite que os dispositivos processem um volume muito alto de mensagens de dados com o mínimo de atraso – irão impulsionar a inteligência artificial, bem como a computação em nuvem, disse a Comissão.

Com o tempo, toda a atividade econômica será influenciada pelas novas infraestruturas 5G, acelerando a transformação digital das empresas e, consequentemente, a quarta revolução industrial.

Os setores automotivo, de transporte e distribuição, bem como de redes de infraestrutura e saúde, são todos setores que serão transformados com o advento do 5G.

Caminhões e carros sem motoristas, edifícios e cidades “inteligentes” e intervenções médicas remotas são apenas algumas das inovações possíveis graças ao 5G.

Qual é a diferença do 5G vs 4G?

A principal evolução em comparação com o 4G e 4.5G de hoje (LTE avançado) é que, além das melhorias na velocidade de dados, novos casos de uso de IoT e comunicação crítica exigirão um novo nível de desempenho aprimorado.

Por exemplo, a baixa latência fornece interatividade em tempo real para serviços que usam a nuvem: isso é a chave para o sucesso de carros autônomos, por exemplo.

5G vs. 4G também significa pelo menos x100 dispositivos conectados. O 5G deve ser capaz de suportar 1 milhão de dispositivos para 0,386 milhas quadradas ou 1 Km2.

Geração
4G
5G
Tecnologia LTE-Advanced LTE-Advanced Pro
Downlink 1,0
Gbps
3,0
Gbps
20Gbps
Uplink 0,5
Gbps
1,5
Gbps
10 Gbps
Taxa do usuário 10 100 Mbps
Canalização (MHz) 100 640 até 1.000
Latência
(ms)
~10 <2 <1
Espec. Release 10,11, 12 13 14,15,16

Além disso, o baixo consumo de energia é o que permite que os objetos conectados funcionem por meses ou anos sem a necessidade de assistência humana.

Ao contrário dos serviços IoT atuais que fazem concessões de desempenho para obter o melhor das tecnologias sem fio atuais (3G, 4G, WiFi, Bluetooth, Zigbee, etc.), as redes 5G serão projetadas para trazer o nível de desempenho necessário para IoT massiva.

Isso permitirá um mundo conectado percebido e totalmente onipresente.

Quais são os casos de uso reais do 5G?

Com base nas práticas de implantação e na pesquisa 5G conduzidas por fabricantes, operadoras de rede e parceiros da indústria, podemos citar os casos de uso mais comum com potencial de mercado e adequados para adoção comercial em larga escala.

  • Inspeção de qualidade do produto Cloud Vision e Cloud Testing para fábricas inteligentes;
  • Máquinas de engenharia Cloud Teleoperation para minas e portos inteligentes;
  • Vídeo na nuvem para estradas e pontes seguras;
  • Controle coordenado entre máquinas para armazéns inteligentes;
  • Cloud Gaming;
  • Nuvem VR;
  • Vídeo 4K / 8K;
  • Cloud Live Broadcasting.

Antenas e frequências do 5G

Além das frequências atuais utilizadas nas tecnologias 3G/4G em 700 MHz 800 MHz, 900 MHz, 1700/1800 MHz, 1900/2100 MHze 2500 MHz, as seguintes faixas adicionais estão sendo consideradas:

  • 3,5 GHz
  • 28 GHz, 37 GHZ e 39 GHz
  • 64 – 71 GHz (não licenciada)
  • 70/80 GHz

A utilização destas frequências para 5G será definida pelo ITU em 2019 (WRC 19).

Os casos de uso 5G podem ser atendidos por uma variedade de frequências de espectro. Por exemplo, aplicações de baixa latência e curto alcance (adequadas para áreas urbanas densas) provavelmente são adequadas para a frequência de onda mm (acima de 24 GHz). Aplicações de longo alcance e baixa largura de banda (mais adequadas para áreas rurais) são, provavelmente, adequadas para frequências abaixo de 1 GHz.

Enquanto as frequências mais baixas têm melhores características de propagação para melhor cobertura, as frequências mais altas suportam larguras de banda mais altas devido à grande disponibilidade de espectro em bandas de onda mm.

Alguns fabricantes como a Huawei, por exemplo, propôs uma abordagem de espectro multicamadas divididas em:

  • Coverage layer – explora o espectro abaixo de 2 GHz (por exemplo, 700 MHz), proporcionando ampla área e cobertura interna profunda.
  • Coverage and capacity layer – depende do espectro na faixa de 2 a 6 GHz para oferecer o melhor compromisso entre capacidade e cobertura.
  • Super data layer – depende do espectro acima de 6 GHz e mmWave para lidar com casos de uso específicos que exigem taxas de dados extremamente altas.

Fonte: http://www.huawei.com/en/about-huawei/public-policy/5g-spectrum

Embora a EC tenha marcado o espectro de 700 MHz como essencial para alcançar uma cobertura ampla e interna para serviços 5G,  ele pode ser usado de forma diferente, por exemplo, em partes da África, em que essa frequência está sendo utilizada para aumentar a cobertura 4G. Espera-se que em até 2020, apenas 35 por cento da população subsaariana será coberta por redes 4G, com muitas áreas rurais desfrutando de pouca ou nenhuma cobertura móvel 4G. Isso se compara a uma média global de 78 por cento. Por esta razão, os formuladores de políticas na África Subsaariana podem muito bem considerar o uso do espectro de 700 MHz como o caminho ideal para aumentar a cobertura 4G rural em vez de usá-lo para 5G.

A GSMA espera que o espectro de 3,3–3,8 GHz forme a base de muitos serviços 5G iniciais, especialmente para oferecer banda larga móvel aprimorada. Isso ocorre porque a faixa de 3,4-3,6 GHz é quase globalmente harmonizada – e, portanto, bem posicionada para impulsionar as economias de escala necessárias para dispositivos de baixo custo.

A principal diferença com as redes existentes está no uso de antenas inteligentes MIMO (Multiple Input Multiple Output), que cada uma compreende um grande número de antenas em miniatura e nos permite atingir velocidades e uma capacidade de transmissão que são inatingíveis hoje com 4G.

Essas antenas inteligentes emitem ondas de rádio onde a conexão exige. Por serem direcionais, eles emitem apenas sob demanda, ou seja, apenas quando os dispositivos precisam se conectar à rede. Ao contrário das antenas padrão que emitem continuamente por uma área geográfica inteira (células), elas respondem à demanda de um dispositivo que se conecta à rede.

Esta característica permite que as antenas passem para o modo standby quando não estiverem ativadas, proporcionando melhor gerenciamento do consumo de energia.

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Além disso, em certas células de rede, pequenas antenas adicionais podem ser instaladas para fornecer cobertura e capacidade adicionais para certas zonas “cegas”. Essas pequenas antenas adicionais podem estar localizadas em móveis urbanos ou dentro de edifícios.

Então, para alcançar velocidades mais altas (perto da fibra), o 5G usará frequências super data layer. Esta largura de banda de frequência, conhecida como ‘ondas milimétricas’, já é usada por certos equipamentos, como câmeras de velocidade, sistemas anticolisão de veículos, portões de segurança de aeroportos etc.

5G faz mal para sua saúde?

Isso ainda não é conhecido. Até agora, ninguém foi capaz de responder a essa pergunta. Muitos argumentam que quanto mais antenas forem necessárias, os riscos à saúde aumentarão proporcionalmente. Em contra partida, essas antenas de última geração a radiação eletromagnética emitida deve ser significativamente menor do que os níveis emitidos pelas redes 4G / 3G / 2G existentes.

Ainda assim, alguns grupos estão fazendo lobby contra a tecnologia, incluindo grONDES (um jogo de palavras com as palavras francesas para rumble and waves), que argumentou no início deste ano que “o número de estudos científicos realizados por institutos e organizações respeitados que confirmam o a nocividade das tecnologias móveis para a saúde e o meio ambiente está aumentando constantemente.”

Um relatório da Comissão da UE divulgado no ano passado observou, entretanto, que “os estudos ainda não produziram evidências claras do impacto em mamíferos, pássaros ou insetos”.

“A falta de evidências claras para informar o desenvolvimento de diretrizes de exposição à tecnologia 5G deixa aberta a possibilidade de consequências biológicas indesejadas”, acrescentou.

Desafios para implementação do 5G

Um foco particular é dado como a regulamentação apropriada e a política governamental podem ajudar as operadoras sem fio a implantar pequenas células, backhaul de fibra e o uso do espectro.

Em alguns países, a regulamentação e a política das autoridades locais retardaram o desenvolvimento de pequenas células por meio de obrigações administrativas e financeiras excessivas das operadoras, bloqueando assim o investimento.

As restrições à implantação de células pequenas incluem processos de autorização prolongados, exercícios de aquisição demorados, taxas excessivas e regulamentações desatualizadas que impedem o acesso.

  • Infraestrutura (backhaul): Uma das poucas certezas que já existem sobre o 5G é que ele vai precisar de mais antenas e a maior parte delas alimentada por fibras ópticas. Isso significa aumentar significativamente a malha atual de fibra ótica. O Brasil por exemplo, sofre com gargalos que já afetaram o desenvolvimento do 3G e do 4G e que serão ainda mais evidenciados na busca pelo 5G. Em particular, a grande dificuldade de uso de infraestrutura passiva, notadamente nos centros urbanos do País, como o licenciamento para a instalação de antenas e lançamento de fibras óticas.
  • Processos de licenciamento e planejamento locais: o tempo gasto pelas autoridades locais para aprovar os pedidos de planejamento para a implementação de pequenas células pode levar de 18 a 24 meses, resultando em atrasos.
  • Compromisso prolongado e exercícios de aquisição: as autoridades locais têm usado processos de aquisição prolongados com duração de 6 a 18 meses para conceder aos provedores de serviços sem fio direitos exclusivos para implantar equipamentos de pequenas células urbanas, custando tempo e dinheiro.
  • Exposição humana a campos eletromagnéticos de radiofrequência (EMF): os limites de exposição variam entre os países e, em alguns casos, são excessivamente restritivos. A ITU recomenda que, se os limites do campo eletromagnético de radiofrequência (RF EMF) não existirem, ou se eles não cobrirem as frequências de interesse, os limites da ICNIRP (Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante) devem ser usados. Um fator que contribui para a preocupação pública é a visibilidade das antenas, especialmente nos telhados. Antenas multibanda podem ser usadas para reduzir o impacto visual, mantendo o mesmo número de antenas nos telhados. Sem qualquer estratégia de repovoamento de espectro ou tecnologia, a rede 5G aumentará a exposição localizada resultante das tecnologias sem fio, pelo menos durante o período de transição. Portanto, é importante incluir as autoridades nacionais em um estágio inicial no estabelecimento de como o 5G pode ser implantado e ativado – e como a conformidade com os limites nacionais pode ser melhor avaliada e cumprida. Isso já se mostrou difícil em países onde os limites de exposição são mais restritivos do que os recomendados pela Organização Mundial da Saúde (OMS), com base nas diretrizes de exposição RF-EMF da ICNIRP.1

Mercado 5G – Huawei, Ericsson e Nokia lideram

Estimativas de participação de mercado da para estações base 5G:

Estimativas de participação de mercado da TrendForce para estações base 5G
Fornecedor Quota de mercado em 2020
Huawei 28.5%
Ericsson 26.5%
Nokia 22%
Samsung 8.5%
ZTE 5%
Other 9.5%

Os principais números do negócio 5G, portanto, refletem as respectivas posições 4G das empresas, com a Huawei na frente, a Ericsson em segundo lugar e a Nokia em terceiro. Na verdade, há uma correlação impressionante entre os dados de participação de mercado 4G na Europa e a porcentagem de contratos 5G que os fornecedores afirmam. No ano passado, o CEO da Vodafone, Nick Read, estimou que a Huawei detinha 28% do mercado de infraestrutura móvel da Europa, com a Ericsson 27% e a Nokia 23%. Dos 239 negócios 5G que os três fornecedores possuem internacionalmente, Huawei tem 38%, Ericsson 34% e Nokia 28%.

Embora a Huawei certamente tenha visto suas perspectivas nos mercados internacionais diminuir com problemas políticos com os EUA, sempre vale a pena ter em mente que o mercado doméstico chinês está previsto para ser maior do que o resto do mundo combinado nos próximos anos. Huawei e ZTE querem ser mais do que fornecedores chineses, mas, certamente há negócios domésticos suficientes para que a dupla sobreviva sem sucesso nos mercados internacionais.

Também vale a pena ter em mente que a Samsung se beneficiou consideravelmente da implantação agressiva do 5G na Coréia do Sul e na América do Norte. Esses mercados começarão a se estabilizar em pouco tempo, e talvez então veremos o quanto a empresa tem uma força competitiva quando em competição mais direta com outros rivais.

Mas é na categoria ‘Outro’ que a maioria das pessoas estará interessada. É aqui que a comunidade OpenRAN se senta, e embora certamente haja interesse, esta é uma tecnologia em seus dias embrionários.

Tecnologias 5G e Wi-Fi 6 – Trabalharão juntas para criar experiências conectadas

Tanto o 5G quanto o Wi-Fi 6 são tecnologias complementares que fornecem velocidades mais altas, latência mais baixa e maior capacidade em relação a seus predecessores. Mas quais sao os casos de uso de cada tecnologia?

Wi-Fi e 5G oferecem funcionalidades complementares. No que diz respeito à experiência do usuário, o 5G e o Wi-Fi 6 podem atingir velocidades gigabit e baixa latência.

Como o Wi-Fi tem um custo menor para implantar, manter e escalar – especialmente onde os pontos de acesso precisam atender a mais usuários – ele continuará a ser a tecnologia predominante para ambientes domésticos e empresariais. Isso fornece excelente suporte para dezenas de dispositivos com grande consumo de dados, como PCs, tablets, smartphones, dispositivos de streaming, aparelhos de TV e impressoras, que devem se conectar à rede. Graças ao seu maior alcance, o 5G será usado para conexões móveis, como smartphones. Ele também será usado para carros conectados, implantações em cidades inteligentes e até mesmo para grandes operações de manufatura.

As duas tecnologias tratam o gerenciamento de rede de maneira diferente. O Wi-Fi usa espectro não licenciado, então você e toda a sua vizinhança podem ter sua própria rede Wi-Fi sem obter uma licença para usá-la. No entanto, isso pode significar que o desempenho do seu Wi-Fi é afetado por quantos vizinhos estão usando a rede ao mesmo tempo e no mesmo canal que você. Quando usado em escritórios e outros ambientes empresariais, o Wi-Fi tende a ser amplamente gerenciado para atender a uma meta de desempenho desejada.

As redes 5G e LTE geralmente são gerenciadas por operadoras e usam um espectro dedicado e licenciado que requer taxas de assinatura para o acesso. Assim como acontece com o LTE, o desempenho do 5G dependerá de quantas “barras” você tem – em outras palavras, quão perto você está de uma estação base – e quantas outras pessoas estão usando a rede.

Claro, existem exceções a essas generalizações. No final do dia, usar 5G ou Wi-Fi 6 depende do caso de uso específico.

Alguns dos aplicativos mais interessantes para 5G e Wi-Fi 6 envolverão a Internet das Coisas (IoT). As empresas podem escolher qual tecnologia sem fio faz mais sentido para suas necessidades e ainda obter a alta capacidade, velocidade rápida e baixa latência de que precisam para garantir que os dispositivos possam compartilhar dados de maneira mais rápida e confiável.

Por exemplo, a comunicação máquina a máquina desempenha um papel fundamental na automação da fábrica. Enquanto o Wi-Fi 6 pode funcionar para uma operação de manufatura gerenciada, o 5G pode ampliar um ambiente de manufatura grande em todo o campus.

Em alguns casos, Wi-Fi e 5G podem ser usados simultaneamente. Por exemplo, um carro conectado pode oferecer Wi-Fi no veículo para os dispositivos dos usuários, enquanto o próprio carro se conecta a uma rede de celular 5G.

Casos de Sucesso de 5G no Mundo

Finalizamos esse post com os principais cases de sucesso de implementação 5G pelo Mundo.

  • O Governo da Coréia (Rep. Da), por meio do NISA, estabeleceu redes-piloto 5G nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2018, proporcionando experiências futurísticas, como navegação baseada em realidade aumentada.
  • Uma subvenção governamental de GBP 17,6 milhões foi concedida a um consórcio liderado pela Universidade de Warwick para desenvolver uma bancada de teste central no Reino Unido para veículos autônomos conectados (CAVs). As pequenas células serão implantadas ao longo de uma rota através de Coventry e Birmingham, onde os CAVs serão testados.
  • A FCC (EUA) tem incentivado pedidos da comunidade de pesquisa para licenças experimentais para radiofrequências não concedidas ou atribuídas, para promover a inovação e pesquisa por meio de experimentos em áreas geográficas definidas.
  • O programa de trabalho EC Horizon 2020 (2018-2020) está promovendo a inovação em 5G envolvendo a UE, China, Taiwan, China e os EUA. As atividades incluem testes de ponta a ponta de mobilidade interligada e automatizada e testes 5G em vários setores verticais.
  • A União Federada de Instalações de Pesquisa em Telecomunicações para um Laboratório Aberto UE-Brasil (FUTEBOL), está desenvolvendo pesquisas que promovem recursos experimentais de telecomunicações no Brasil e na Europa. FUTEBOL também demonstrará casos de uso baseados em IoT, redes heterogêneas e C-RAN.

Alguns casos de sucesso por fabricante:

Huawei – Cirurgia do robô 5G: Ficção científica e realidade

Você já se imaginou entrando em um túnel através do espaço e do tempo e vendo um futuro bem organizado? Um robô médico está examinando humanos, escaneando bancos de dados para emitir prescrições e organizando e realizando cirurgias.

Quer você já tenha imaginado ou não uma cena dessas, ela logo se tornará comum.

A humanidade há muito se apegou à ideia de que um dia os robôs seriam capazes de entender, inferir e aprender, ajudando-nos a derrotar doenças e salvar vidas. Essa ideia é frequentemente refletida na ficção científica, vistos por exemplo em Star Trek, até o emocionante robô de saúde Baymax em Big Hero 6.

Em setembro de 2019, Niu Haitao, vice-chefe do Hospital Afiliado da Faculdade de Medicina da Universidade de Qingdao, liderou uma equipe realizando microcirurgia remota em animais no Hospital Popular do distrito de Xixiu em Anshun (Guizhou) a 3.000 km de distância. Isso marca a cirurgia de maior distância já realizada na China e foi possível graças à mais recente tecnologia de percepção e interação médica inteligente da China, redes 5G fornecidas pela China Unicom e Huawei, e o sistema de robô médico de três braços desenvolvido pela Weigao Holding.

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Ericsson – Habilitando redes de segurança pública de última geração com 4G e 5G

Em fevereiro de 2018, BT, Verizon, King’s, Ericsson e Unmanned Life demonstraram controle e gerenciamento autônomo de uma frota de drones no centro de Londres, que foi lançada dos EUA pela Verizon, em uma fatia de rede 5G dedicada dentro da rede da BT. Essas técnicas podem fornecer uma vasta gama de aplicativos, incluindo serviços de missão crítica que exigem latência ultrabaixa e alta disponibilidade para obter loops de feedback em tempo real que permitem aplicativos como operações remotas, independentemente da localização geográfica. Esses aplicativos podem incluir serviços avançados de recuperação de desastres usando drones, como entrega de equipamentos, remédios, alimentos, água e sangue ou a rápida implantação de uma rede celular temporária usando drones para permitir comunicações vitais.

A demonstração, que utilizou um novo rádio 5G pré-comercial, foi obtida com a construção de um núcleo 5G e a criação de duas fatias de rede com características semelhantes: uma, um breakout de baixa latência para um usuário final BT; o outro, um rompimento de baixa latência da Verizon. Este avanço abre uma ampla gama de oportunidades e torna possível entregar aplicativos como controle remoto e / ou autônomo de drones e rovers, para aplicativos de busca e resgate em tempo real – algo que não era possível anteriormente.

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Nokia – Veículos Conectados

Como podemos fazer melhor uso de nossas estradas? A conectividade de carros 5G permite que os veículos se conectem uns aos outros, à infraestrutura, aos serviços de rede e a outros usuários da estrada, como ciclistas e pedestres. Isso significa que as estradas podem ser mais seguras, rápidas e eficientes em termos de energia. O infoentretenimento no veículo também tornará as viagens mais agradáveis.

A Nokia é membro fundador da 5G Automotive Association (5GAA). O 5GAA visa reunir empresas automotivas e de telecomunicações para harmonizar e acelerar a introdução de soluções inteligentes de transporte e comunicação.

Graças ao 5G, podemos fazer o melhor uso de nosso tempo na estrada. Usando os serviços de infoentretenimento para carros 5G, os passageiros podem acompanhar os aparelhos de TV ou se preparar para a reunião, tão facilmente como se estivessem em casa.

Os provedores de serviços desempenharão um papel importante no ecossistema de infoentretenimento, ao lado dos fabricantes de automóveis e provedores de conteúdo. Juntos, eles podem permitir experiências mais gratificantes no veículo:

  • Forneça vídeo de alta definição para o carro, para entretenimento e educação em movimento.
  • Transmita jogos baseados em nuvem, suportando interações ao vivo com outros jogadores em tempo real.
  • Habilite a navegação na web e o wi-fi no veículo para levar todo o poder da Internet ao assento do passageiro.

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