Você deve ter ouvido muito sobre a tecnologia de rede 5G e todas as maravilhas que ela promete, certo? Mas o que exatamente é 5G?
Atualmente, o “hype” em torno do 5G está extremamente alto, já que temos grandes fabricantes como Ericsson, Nokia e Huawei fazendo esforços significativos para apresentar suas soluções e garantir contratos com operadoras para lançar as primeiras redes e comunicados de imprensa.
Existem, de fato, muitos benefícios na rede 5G: desde velocidades de acesso Gigabit, latência na região de 1ms, virtualização ou “slicing” da infraestrutura de rede, até oferecer níveis de serviço diferenciados por aplicação e uso.
Assim como uma multiplicidade de aplicações incomuns em comparação com o modelo básico atual de Voz + Dados, como densificação de fibra óptica, novas tecnologias de rádio e a já famosa NFV.
O que esperar do futuro do 5G?
Esta é outra chance para a indústria de Telecom tentar se reinventar. A promessa é de um rearranjo completo dos serviços móveis e da infraestrutura de banda larga desta vez.
O que chamamos de 5G hoje é um excesso crescente de tecnologias que estão sendo adicionadas e relacionadas pelo 3GPP (3rd Generation Partnership Project) nas novas versões de padronização “Release 15” e “Release 16”.
Esta padronização visa permitir que as operadoras móveis usem tecnologias modernas para melhorar seus produtos de forma eficaz, expandindo a cobertura geográfica, velocidades e recursos disponíveis aos clientes. E mais do que isso, ela atende a uma nova geração de aplicações como IoT e M2M, entre outras.
Operadoras móveis esperam que esta tecnologia lhes permita enfrentar o uso crescente de banda larga com FTTH + Wi-Fi, que tem aumentado em ritmo acelerado e tomando parte do mercado anteriormente ocupado por elas.
Quais novos serviços seriam introduzidos com 5G?
Operadoras de rede planejam incluir uma série de novos serviços em seus produtos 5G, para recuperar a margem que tem diminuído nos últimos anos e expandir mercados novos e anteriormente não explorados. Estes são alguns dos serviços:
Banda Larga Móvel: Conexão de banda larga de alta velocidade, com capacidade de 1 Gigabit por segundo ou melhor, usando uma nova rede de antenas geograficamente distribuídas próximas ao usuário final.
Computação Distribuída: É também conhecido como Edge Computing – ele traz a possibilidade de distribuir poder computacional para a borda da rede, com um alcance próximo ao assinante, seja ele um cliente ou uma rede de sensores. Comparado aos serviços em nuvem centralizados, a latência é radicalmente menor.
Serviços M2M: Conectando máquinas com baixa latência e características de baixa largura de banda, como robôs, sensores e IoT.
é necessária nova infraestrutura para uma rede 5G?
Como mencionado anteriormente, o 5G é um conjunto de tecnologias modernas e uma arquitetura de rede nova, mais eficiente e distribuída. Os principais requisitos dessas tecnologias modernas são:
Eficiência Energética: Talvez este seja o principal obstáculo para o crescimento das redes de telecomunicações, tanto fixas quanto móveis. Os esforços de pesquisa e desenvolvimento da indústria de Telecom garantem evoluções significativas no uso de energia e visam uma redução eficaz dos custos de refrigeração, que hoje é um dos custos operacionais mais críticos para os operadores.
Eficiência Espectral: Uso melhor das frequências atualmente disponíveis e utilização de novas bandas desocupadas, permitindo agregação de espectro para alcance e velocidade superiores. Nesse sentido, os governos desempenham um papel crucial na avaliação de novos leilões e reutilização do espectro.
O que é fatiamento de rede em 5G?
Com o 5G, os operadores podem "fatiar" sua infraestrutura de rede para permitir um nível de serviço diferenciado para cada aplicação, sem incorrer nos custos de construir redes separadas, utilizando cada "fatia" individualmente para serviços como:
Banda Larga Móvel: Também conhecido como eMBB (Enhanced Mobile Broadband), destinado a atender uma área metropolitana com altas velocidades, como 1 Gigabit per second em regiões de alta densidade e 300 Megabits per second ou melhor em locais remotos.
Para atender a esse requisito, novas antenas de altíssima frequência, conhecidas como mmWave (millimeter-wave), serão instaladas em ambientes como residências, escritórios, postes de luz, topos de edifícios, torres e até ônibus públicos.
Como cada antena cobre uma área muito restrita, serão necessárias dezenas ou centenas delas para cobrir uma área metropolitana densamente povoada. E para regiões rurais ou menos densas, serão usadas frequências com alcance e cobertura superiores, limitando as velocidades a algo entre 100 e 300 Mbps.
M2M: Um aplicativo que não é difundido hoje, mas tende a crescer, é a comunicação Machine-to-Machine (M2M), também conhecida como Internet of Things (IoT). Esses aplicativos exigem um nível de serviço diferenciado e não são como banda larga móvel.
Os aplicativos M2M e IoT funcionariam melhor com as tecnologias de segunda geração (2G). No entanto, o foco dos operadores mudou com o crescimento da banda larga, e serviços que exigiam pouca largura de banda não apareceram em seus radares.
Com o 5G, esses aplicativos recuperam atenção e serão apresentados como uma “fatia” da infraestrutura com serviços que permitem latência abaixo de 10ms e velocidades entre 64 e 128 kilobits per second (comum em tempos de internet discada).
Baixa Latência Ultra: Conhecida como ULL (Ultra-low latency), esta “fatia” visa atender serviços que exigem um alto nível de confiabilidade e demanda comunicação próxima entre terminais e data centers.
Que soluções a arquitetura 5G RAN oferece?
Com a implementação de tecnologias modernas e a necessidade de escalar o modelo atual, desafios desconhecidos já surgiram, e algumas soluções começaram a ser desenvolvidas, como:
Custo de infraestrutura: Um dos maiores obstáculos para expandir a rede das operadoras é o custo de resfriamento e energia elétrica para manter uma extensa infraestrutura de antenas distribuídas.
Para o desenvolvimento do 5G, as operadoras precisam de um novo modelo de expansão de rede, que permita novas antenas sem os altos custos de energia elétrica e resfriamento.
Fronthaul: O C-RAN (Cloud Radio Access Network) é uma nova solução para custos de infraestrutura. É uma nova arquitetura Fronthaul para redes móveis, proposta em 2010 pela China Mobile, que visa modificar a forma como as estações rádio base são implantadas.
Na arquitetura C-RAN, são usadas tecnologias como CWDM/DWDM, NFV e interface CPRI, permitindo a transmissão de longa distância do sinal da estação rádio base para as antenas, possibilitando assim a centralização das estações e mantendo as antenas de forma distribuída.
Um dos pontos fortes desta arquitetura é que ela otimiza as unidades de base (BBU), que são tipicamente instaladas na base das torres e antenas, muitas vezes conectadas por cabos de cobre de baixa eficiência.
Na arquitetura planejada, o BBU é centralizado e consegue atender dezenas de antenas distribuídas a partir de um único ponto porque com o uso de virtualização (NFV), é possível acelerar o deployment de novos BBUs no data center de borda, que pode estar até 30km das antenas.
Para interconectar esses 30km, as fibras ópticas aparecem!
Na arquitetura futura das redes 5G, a densificação de fibras ópticas é o principal fator para melhor qualidade e cobertura. É possível atender uma alta capacidade para cada antena com baixo custo e economia de energia com a fibra. E, se necessário, é possível multiplexar vários canais na mesma fibra usando tecnologias como CWDM/DWDM ou até GPON.
Otimização de Resfriamento: Ao aplicar o conceito C-RAN, é possível eliminar todo o equipamento na base de uma estação móvel. Isso elimina a principal fonte de dissipação de calor, permitindo que os equipamentos restantes sejam resfriados passivamente – exatamente, resfriado ao ar livre! Com o ar condicionado eliminado, o custo da eletricidade é drasticamente reduzido e mais – a infraestrutura ocupa menos espaço, e os custos de aluguel podem ser cortados.
Como o Edge Computing se beneficiará da tecnologia 5G?
Edge Computing, ou computação distribuída, define a arquitetura que estende capacidade de computação e armazenamento em nuvem às camadas de acesso da rede.
E o sucesso da tecnologia 5G está ligado a esta nova classe de Data Centers, pois é onde os Fronthaul BBUs serão hospedados e o poder computacional distribuído em servidores que podem realizar muitas funções, como distribuição e gerenciamento local de conteúdo para redes.
Operadoras podem desenvolver uma nova linha de negócios para explorar esta oportunidade. No entanto, empresas menores e startups também estão investindo no “Edge”, e essas empresas terão à disposição uma grande quantidade de poder computacional distribuído e uma latência infinitamente menor do que os data centers centralizados da “nuvem”.
E quanto ao 5G Ultra-Broadband?
Todos os estudos recentes apontam para o crescimento exponencial do consumo de dados em dispositivos móveis. E para o 5G, a palavra móvel não significa necessariamente o smartphone como conhecemos.
A tecnologia 5G deve se estender a muitos dispositivos e não apenas smartphones. Robôs industriais, carros, máquinas e sensores são algumas das possibilidades, e cada um desses dispositivos terá um requisito de comunicação distinto.
Alguns exigirão altas velocidades, outros exigirão uso estendido de bateria e alguns exigirão baixa latência. Portanto, não há apenas um cenário, e as redes terão que se adaptar a vários dispositivos e requisitos.
Para atender à demanda por banda larga, o 5G também usará frequências extremamente altas – conhecidas como mmWave – que operam na faixa de 24Ghz a 100Ghz. Essas faixas de frequência permitem velocidades 100 vezes maiores do que as usadas hoje em 4G LTE, mas com um alcance muito menor, e um problema a ser resolvido é a “interferência humana”, pois a banda de frequência mmWave é sensível à interferência ou até mesmo ao bloqueio quando em contato com um rosto, corpo ou palma da mão.
Este efeito já é conhecido por pesquisadores, e tecnologias como beamforming estão sendo estudadas para tornar a transmissão para dispositivos menores mais eficiente.
O 5G será um grande avanço?
Vivemos em um momento crítico para o Mercado de Telecomunicações, onde novos vencedores e novos mercados serão definidos.
A tecnologia 5G é uma grande aposta para a indústria. Esta oportunidade exigirá um montante de investimentos notavelmente alto, e apenas aumentar a velocidade da conexão de dados em smartphones não será justificativa suficiente para este empreendimento.
A verdade é que o aumento de velocidade é um benefício secundário da tecnologia e será alavancado pelos operadores, mas o verdadeiro motivo para esta nova onda de investimentos é muito mais do que isso, e estamos vivenciando isso com 5G.
