InicioArtículosRedes Móviles¿Qué es 5G NR? El estándar para la interfaz inalámbrica 5G

¿Qué es 5G NR? El estándar para la interfaz inalámbrica 5G

¿Qué es 5G NR? Qué es 5G NR

5G NR es un estándar para la interfaz inalámbrica que se está desarrollando para 5G. Una interfaz inalámbrica es la parte de radio frecuencia en la comunicación entre el dispositivo móvil y la estación base activa. La estación base activa puede cambiar mientras el usuario está en movimiento, a esto se le denomina “Hand off”. Qué es 5G NR

Inicialmente 5G estará disponible a través de mejoras en las tecnologías LTE, LTE-Advanced y LTE Pro, esto como parte de una evolución natural, posteriormente, seguirá un cambio importante con la introducción de una nueva interfaz inalámbrica. Qué es 5G NR

El grupo 3GPP (3rd Generation Partnership Project) decidió sobre que tecnologías se utilizarán en 5G NR, esto como parte del Estudio 5G NR Release 14 Study Item, que comenzó oficialmente en marzo de 2016. La primera especificación 3GPP 5G NR será parte de la Versión 15, cuyo trabajo comenzó en junio de 2016 y está programado para completarse en septiembre de 2018. Con la Versión 14 dejada en espera (en otras palabras finalizada) en junio de 2017, a partir de la segunda mitad del 2017, el trabajo del grupo 3GPP se centró en la Versión 15 para entregar el primer conjunto de estándares 5G.

En marzo del 2017, el Grupo RAN de 3GPP (responsable de la definición de la interfaz inalámbrica para 5G) se comprometió en acelerar los trabajos en torno a 5G NR con un acuerdo para la finalización anticipada de un hito intermedio para el caso de uso mejorado de banda ancha móvil (eMBB). Esta variante, 5G NR Non-standalone (NSA), debía estar finalizada en marzo de 2018, pero de hecho fue aprobada en diciembre de 2017. El primer estándar 5G utiliza la red de radio y núcleo LTE existente. La variante standalone (SA) se completará en septiembre de 2018 e implica el uso de la capacidad total de usuario y plano de control utilizando la nueva arquitectura de red central 5G del 3GPP. Qué es 5G NR

El acuerdo también definió un marco para garantizar la concordancia entre las dos variantes. También coloca la compatibilidad en el corazón del diseño 5G NR para que nuevas capacidades y características puedan ser introducidas en lanzamientos subsecuentes del estándar.

El cronograma acelerado permitirá ensayos e implementaciones a gran escala que cumplan con los estándares 3GPP a partir de 2019, antes de la línea de tiempo originalmente prevista de alrededor de 2020.

Linea de Tiempo para el desarrollo de 5G NR
Linea de Tiempo para el desarrollo de 5G NR. Recuperado de https://www.qualcomm.com/invention/technologies/5g-nr

¿Qué hará 5G NR?

En pocas palabras, el 5G NR está diseñado para mejorar significativamente el rendimiento, la flexibilidad, la escalabilidad y la eficiencia de las redes móviles actuales, y para aprovechar al máximo el espectro disponible, ya sea en bandas con licencia, compartido o sin licencia, en una amplia variedad de bandas de espectro.

Además, la interfaz inalámbrica 5G NR es solo un componente de la futura red 5G, por lo que también debe diseñarse para funcionar como parte de una arquitectura de red flexible y más amplia.

El 5G NR debe ser capaz de: a) ofrecer una gran cantidad de servicios variados en un conjunto diverso de dispositivos con diferentes requisitos de rendimiento y latencia; b) admitir una amplia gama de modelos de ejecución desde implementaciones tradicionales de macro a hotspot; y c) permitir nuevas formas para que los dispositivos se interconecten, como la malla de dispositivo a dispositivo y multisalto, lo cual debe hacer todo esto a niveles sin precedentes de eficiencia de costos, potencia y despliegue.

Multiples servicios que se implementarán gracias a 5G NR
Multiples servicios que se implementarán gracias a 5G NR. Recuperado de https://www.qualcomm.com/media/documents/files/whitepaper-making-5g-nr-a-reality.pdf

¿Cómo funcionará 5G NR?

El diseño central de 5G NR abarcará tres elementos fundamentales:

1. Formas de onda optimizadas basadas en OFDM y acceso múltiple. Se tomó una decisión temprana de usar la familia OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal) de formas de onda para 5G, aunque la forma de onda exacta y la implementación de acceso múltiple aún no se han decidido y se están considerando múltiples variantes OFDM para casos de uso e implementaciones diferentes. Qué es 5G NR

Las formas de onda OFDM son utilizadas tanto por LTE como por WiFi, lo que hará de 5G la primera generación móvil que no se basará en una forma de onda completamente nueva y en un diseño de acceso múltiple. Se optimizará con capacidades más avanzadas para ofrecer un alto rendimiento a baja complejidad; soportar diversas bandas de espectro, tipos de espectro y modelos de despliegue.

2. Un marco flexible común para permitir la multiplexación eficiente de diversos servicios 5G y proporcionar compatibilidad futura para servicios futuros. Permitirá una latencia más baja y escalabilidad en latencias mucho más bajas de lo que es posible con las redes LTE actuales. Qué es 5G NR

3. Tecnologías inalámbricas avanzadas para ofrecer los nuevos niveles de rendimiento y eficiencia que permitirán la amplia gama de servicios 5G. Hay tres designaciones generales de los servicios 5G y los hemos resumido aquí, junto con algunas de las tecnologías inalámbricas avanzadas que se necesitarán para hacerlas realidad:

Banda ancha móvil mejorada (eMBB)

Aplicaciones con uso intensivo de datos que necesitan mucho ancho de banda, como transmisión de video o juegos inmersivos, para brindar la misma experiencia en un dispositivo móvil que obtendríamos de fibra óptica fija. Las tecnologías que lo harán posible incluyen Gigabit LTE, MIMO masivo, tecnologías de mmWave, técnicas de intercambio de espectro y codificación avanzada de canales.

Comunicaciones ultra confiables y de baja latencia (uRLLC)

También llamado Control de misión crítica, servicios sensibles a la latencia que requieren una fiabilidad, disponibilidad y seguridad extremadamente altas, como la conducción autónoma y las aplicaciones de Internet táctiles. Se están desarrollando tecnologías que son específicas para casos particulares de uso, como C-V2X (Cellular Vehícle-to Everything) y comando y control en tiempo real para comunicaciones de drones celulares, así como aquellas para soportar el requisito de «no falla», como la multiplexación para priorizar las transmisiones de misión crítica sobre el tráfico regular o enlaces redundantes para que los dispositivos de misión crítica puedan conectarse a través de múltiples redes.

Comunicaciones masivas tipo máquina (mMTC) o Massive IoT

Dispositivos de bajo costo y baja energía con pequeños volúmenes de datos en una escala masiva, como las ciudades inteligentes. Narrowband IoT se mejorará con funciones como soporte de voz, latencia más baja, servicios de ubicación, movilidad del dispositivo y difusión para actualizaciones de firmware eficientes en el aire (OTA). Qualcomm propone el diseño de acceso múltiple de enlace ascendente RSMA (acceso distribuido de recursos) para una transmisión de enlace ascendente más eficiente, así como una nueva arquitectura de malla multisalto administrada por WAN para ampliar la cobertura de red.

Designación general de los servicios 5G
Designación general de los servicios 5G. Recuperado de https://www.qualcomm.com/media/documents/files/whitepaper-making-5g-nr-a-reality.pdf

¿Quiénes están involucrados?

Al igual que con LTE, gran parte del trabajo en 5G NR está dirigido por Qualcomm y, al igual que el resto de 5G, cada operador de telefonía móvil y fabricante de equipos está en el juego. Además de Qualcomm, los principales actores involucrados en el trabajo de 3GPP son Ericsson y Nokia en el lado del equipamiento y AT&T, NTT DoCoMo, SK Telecom y Vodafone en el lado del operador, aunque más de 40 empresas firmaron el acuerdo de marzo de 2017 para acelerar el desarrollo de 5G NR.

Qualcomm ha desarrollado longitudes de onda optimizadas basadas en OFDM que se escalarán en los dominios de frecuencia y tiempo, así como el acceso múltiple optimizado para diferentes casos de uso y un nuevo marco 5G NR para multiplexar de manera eficiente los servicios 5G y sus funciones. A principios de 2017, Qualcomm, en sociedad con Ericsson y ZTE, anunció las pruebas 5G NR con AT&T, China Mobile, NTT DoCoMo, SK Telecom, Telstra y Vodafone. También ha ampliado su familia de módems Qualcomm Snapdragon X50 5G para incluir nuevos módems multimodo que admitan el estándar 5G NR global, tanto sub-6GHz como multi-banda mmWave, y Gigabit LTE en un solo chip. En octubre de 2017, Qualcomm anunció la primera conexión de datos en un módem 5G de un solo chip (el Snapdragon X50) y presentó su primer diseño de referencia de teléfonos inteligentes mmWave 5G. Qué es 5G NR

En noviembre de 2017, Qualcomm, ZTE y China Mobile completaron el primer sistema integral de pruebas de datos de interoperabilidad NR 5G (IoDT), lo que demuestra una conexión de datos basada en el estándar finalizado por 3GPP.

Ericsson anunció su radio AIR 3246 en septiembre de 2017, con disponibilidad comercial programada para mediados del 2018, la cual es compatible con las tecnologías 4G / LTE y 5G NR.

Una explicación técnica detallada se puede encontrar el White paper en inglés elaborado por la empresa Qualcomm, el cual puedes encontrar aqui.

Referencias
https://www.qualcomm.com/media/documents/files/whitepaper-making-5g-nr-a-reality.pdf
https://www.edn.com/5G/4458325/What-is-5G-NR-
https://www.qualcomm.com/invention/technologies/5g-nr
https://5g.co.uk/guides/what-is-5g-new-radio/

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