Investigaciones realizadas por diferentes grupos e instituciones a escala mundial sobre el desarrollo de las telecomunicaciones móviles, dieron a conocer a la quinta generación, mostrando que el futuro revisado a lo largo de los años sigue siendo como una ciencia ficción.
Basándonos en LTE (Long Term Evolution), una de las tecnologías de 4G, se venía utilizando OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) para obtener una alta flexibilidad de ancho de banda, ICIC (Inter-Cell Interference Coordination) o coordinación de interferencia entre-celdas.
Utilizando los mismos canales de frecuencia en todas las celdas adyacentes y no adyacentes, Relaying o repetidoras y acceder a los lugares más difíciles, CA (Carrier Agregation) utilizanfdo más espectro del disponible para una sola comunicaciones. Surgiendo Scheduling o la planificación del recurso tiempo-frecuencia, el MIMO (Multiple Input Multiple Output) que consiste en utilizar varias antenas transmisoras y receptoras, modificando los patrones de radiación según sea necesario.
A escala mundial desplegaron sistemas de 4G basados en LTE o WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), ofreciendo servicios de alta velocidad que pueden soportar aplicaciones de video en HD o videoconferencias.
En pocos años este sistema será bastante usado por usuarios que requieren mayor banda ancha móvil diaria y con servicios de alta calidad. Esto motiva a preguntarse en cuál será el siguiente paso: ¿es posible una mayor velocidad? ¿No es suficiente una que permita ver un video HD de forma móvil?
Este artículo revisa las publicaciones de instituciones consideradas las más importantes en el área de las telecomunicaciones a nivel mundial, que tienen como meta el desarrollo de las telecomunicaciones inalámbricas 5G.
¿Qué es la Generación de las telecomunicaciones inalámbricas 5G?
Se ha comprobado que a medida de que se desarrolla el cerebro, este se vuelve adicto a recibir cada vez mayor información (Lane, 2009). Tal necesidad ha motivado que los diferentes grupos de investigación conciban el término “everything, everywhere and always connected” o “Todo, en todos lugares y siempre conectado”, que refleja el deseo del ser humano para tener siempre y en cualquier lugar cualquier información que quiera.
Tal perspectiva fue definida para la informática por M. Weiser (1991), quien en los años 90 vislumbraba una computación que esté en todos lados, embebida en el ambiente y a la vez portátil.
A esto se le conoce como “computación ubicua” (Satyanarayanan, 2001), una computación invisible pero que está alrededor de la persona, y que es móvil, es decir se transporta con uno a donde sea.
Los desarrollos en este ámbito se unen a lo que se conoce como inteligencia ambiental (Alcañiz & Rey, 2005), y que es definida como el siguiente paso de los “smart devices” o dispositivos inteligentes, en donde es el ambiente el que se vuelve “inteligente”.
Mirando más en el futuro, el profesor Michio Kaku (2011) define un posible futuro para el año 2100,en diferentes ámbitos, basado en datos científicos. En el trabajo de Kaku se destaca que para todos los avances tecnológicos desde la medicina, educación, tecnología espacial y hasta la vida cotidiana se requerirá de un sistema de telecomunicaciones que pueda conectar gran cantidad de dispositivos desde cualquier lugar en cualquier momento.
Casi todas las visiones futuristas del pasado tienen en común que en la próxima década surgirá una nueva era caracterizada por la total conexión de la vida humana a través de sistemas inalámbricos.Tales predicciones están convirtiéndose en una realidad con el desarrollo de la nueva generación de telecomunicaciones 5G, la cual revoluciona los sistemas inalámbricos y las telecomunicaciones globalmente.
La 5G ha propuesto integrar diferentes sistemas inalámbricos como Wi-Fi, redes celulares, sistemas de corto alcance con redes de sensores inalámbricos (WSN), comunicaciones de máquina a máquina (M2M) y generando el llamado Internet de Las Cosas (IoT) o interconexión digital de objetos cotidianos con Internet. Es de esperar entonces que, por su propio peso, las diferentes tecnologías se integren en un gran y único servicio centrado en el usuario.
Como explica Kaku, citado anteriormente, se puede concebir que en el tema de la salud existan dispositivos monitoreando nuestros signos vitales en busca de alertas tempranas de alguna enfermedad. Para cubrir estas aplicaciónes necesario que exista una red de telecomunicaciones que pueda soportar literalmente miles de dispositivos conectados por cada usuario.
Dispositivos como los mencionados existen actualmente y en el futuro cercano, alrededor del año 2020, tendrán una presencia en nuestras vidas tan notoria como la que tienen los smartphones hoy día. Igualmente, términos como ultra-broadband o ultra-banda ancha (NTT DOCOMO, 2014), zero distance conectivity o conectividad a distancia cero (Huawei Europe, 2014) serán las reglas básicas para cualquier servicio de telecomunicaciones.
Esquema de la evolución a 5G. Fuente: NTT DOCOMO (2014).
El gobierno de Inglaterra en conjunto con empresas líderes en telecomunicaciones creó hace dos años, el Centro de Investigación de 5G (CCSR) con base en la Universidad de Surrey, con una inversión mayor a los €35 millones.
El CCSR busca desarrollar la interfaz aérea para 5G estudiando el espectro de frecuencia, la energía y sistemas satelitales basados en las distintas teorías de telecomunicaciones. Igualmente, trabaja con la Cognitive Radio (CR) o radio cognitiva para tener una interface de radiocomunicaciones inteligente que maneje una gran cantidad de dispositivos conectados de forma eficiente distribuyendo el espectro y administrando los niveles de interferencia. También trabaja en la seguridad y la optimización del sistema de acceso de radio (RAS).
Observando que la respuesta muscular al ser la más lenta está actualmente cubierta, al igual que el oído y la vista en en los sistemas de video y audio digital. Pero el tacto con una respuesta menor es el que aún reta las aplicaciones “touch”, presentando retardos perceptibles a nuestro sentido. Estos son los niveles de latencia que se deben cubrir para interactuar en “tiempo real” y aun a distancias largas (kilómetros).
La multinacional Ericsson, que forma parte de METIS, trabaja bajo la idea de “Networked Society” o Sociedad Conectada (Ericsson, 2013). En su planteamiento, la evolución de los estándares actuales se complementa con las nuevas tecnologías, como aquellas que vengan con comunicaciones M2M y el desarrollo de IoT, que se espera estén disponibles para el año 2020.
Esquema de las comunicaciones 5G. Fuente: Ericsson (2013)
Huawei, desde China, se presenta como principal impulsor de la tecnología 5G planeando invertir más de €444 millones de euros en los próximos 4 años para su investigación. En su visión de fine que 5G deberá tener mil veces la capacidad actual, 100 mil millones de dispositivos conectados y una velocidad de transferencia de datos superiors a los 10Gbps, con tiempos de respuesta extremadamente cortos (Huawei Technologies Co., 2013), pretende desarrollar “Smart Cities” o ciudades inteligentes con gran desarrollo tecnológico.
Para definir los requerimientos de los diferentes servicios que aparecerán, Huawei (2013) define el “5G HyperService Cube” o el Cubo de Hiperservicios de 5G que muestra una cantidad de enlaces, velocidad de datos y latencias relativas a la aplicación involucrada.
Conclusiones
5G utiliza las tecnologías inalámbricas que conocemos hoy en un solo sistema integral proveyendo comunicación masiva desde cualquier dispositivo. Tal comunicación tendrá una latencia sumamente baja, imperceptible para el ser humano, aún en comunicaciones de largas distancias, con una velocidad de transmisión 10 veces mayor a la de 4G, y utilizando el espectro que hasta hace poco era “espacio libre”.