5G en el foco: la visión de dos expertos

¿Qué resaltarían del proceso de estandarización 5G?

Sarah Yost (SY). Un aspecto relevante ha sido la ratificación y publicación en el pasado mes de diciembre de las primeras especificaciones 5G New Radio (NR), después de 3 años para desarrollo y consenso final. La organización 3GPP es la que ha supervisado este proceso y agrupa a distintas instituciones internacionales de telefonía y comunicación. Estas son básicamente las primeras especificaciones 5G. Es un paso importante para desbloquear el desarrollo 5G y, a partir de ahora, permitir que los diferentes actores de la industria puedan posicionarse y realizar progresos sensibles en este sentido.

Pasamos de especular a construir, en un entorno más seguro para la inversión de las empresas involucradas. Obviamente, en 5G queda mucho por definir, así que iremos viendo cómo incrementalmente se van añadiendo más especificaciones a este estándar.

¿Qué nos aporta 5G?

Charles Schroeder (CS). Hay 3 aspectos clave a destacar en 5G: ancho de banda, latencia y comunicación masiva. Tendremos más frecuencias, los tiempos de respuesta se reducirán a 1 ms y la densidad de dispositivos podrá aumentar de manera extraordinaria. Esto es clave para garantizar aplicaciones en tiempo real, coches autopilotados, realidad virtual o masificación del IoT, por nombrar algunas de las que todos tenemos en mente.

¿Dónde están los cuellos de botella?

SY. En la actualidad estamos operando con 4G/LTE, es decir, todo funciona por debajo de los 6 GHz. No hay mucha capacidad de mejora para conseguir los tópicos comentados anteriormente. El nuevo 5G será una mezcla de tecnologías y frecuencias. Es necesario aprovechar todo lo que podamos de ese bien tan escaso que es nuestro espectro de frecuencias disponible. Para empezar, se pretende utilizar algunos espacios que aún quedan libres por debajo de 6 GHz (sub-6 GHz). Una ventaja es que esa tecnología sub-6GHz la conocemos bien y tenemos experiencia. Los primeros equipos 5G que saldrán al mercado van a operar en este espacio frecuencial, aprovechando parte de la infraestructura legada. Eso lo vamos a ver durante los próximos 2 años.

¿Cómo conseguir más?

CS. Para mejorar la velocidad de transferencia y el tiempo de respuesta sensiblemente, será necesario recurrir a frecuencias por encima de 6GHz. Eso es terreno desconocido para nosotros, pero a cambio se nos abre un amplio espectro libre que poder explotar. Obviamente, hay problemas que habrá que solucionar. Por ejemplo, en la transmisión de señales por encima de 6 GHz, los niveles de atenuación son más elevados que en sub-6 GHz. Además, esas señales son más sensibles a los obstáculos físicos que puedan interponerse en su camino de trasmisión (paredes, etc). En definitiva, si queremos que la señal llegue más lejos, se requiere más potencia. Pero habrá que vigilar que el consumo de energía no se dispare. Nos puede ayudar el desarrollo de nuevas tecnologías para conseguir una mejora en este compromiso tan crítico de potencia y consumo.

"Para mejorar la velocidad de transferencia y el tiempo de respuesta sensiblemente, será necesario recurrir a frecuencias por encima de 6GHz. 

SY. Por lo que nosotros sabemos hasta ahora, muchas compañías ya están trabajando en el laboratorio con bandas milimétricas de 26, 28, 38 y 60 GHz, aunque depende de cada empresa. En un futuro más lejano, prevemos que también se desarrollarán productos enfocados a los 70 y 95 GHz, aunque esto, por ahora, son palabras mayores.

¿Qué diferencias habrá entre países?

CS. Como las especificaciones 5G hacen referencia a distintas bandas de frecuencia, la legislación también habrá que tenerla en cuenta. Hablamos de la legislación particular para cada país, que determinará que se incida más en ciertas frecuencias frente a otras. Además, hay países que ya tienen espacios reservados de frecuencia para determinados usos o bien están muy restringidos en su aplicación comercial. Adicionalmente, también puede intervenir un componente estratégico, en el sentido de establecer ciertas barreras protectoras de mercado. En fin, hay varias externalidades a la tecnología propiamente dicha.

¿Cómo serán los nuevos dispositivos 5G?

SY Probablemente veremos terminales de móvil con una cantidad elevada de antenas internas, con tal de preservar la compatibilidad entre los distintos países a nivel operativo. Si no es así, habrá que cambiar de móvil cuando se viaje. Esto determinará que las antenas y los componentes de radio-transmisión pueden llegar a ser la parte más compleja de integrar en un dispositivo. Es un reto de calado para los diseñadores: las frecuencia son muy elevadas y los dispositivos muy reducidos.

¿Dónde se iniciará comercialmente 5G ?

CS. Una forma segura y viable para palpar el futuro 5G está en las aplicaciones que requieren una comunicación end-to-end de primera calidad. Por ejemplo, entre un área rural lejana y otra mejor comunicada. En la actualidad, se utiliza fibra óptica para establecer la conexión entre repetidores de ambas áreas; luego se enlaza vía wireless los dispositivos conectados dentro de su propia área. Si utilizamos 5G para esta conexión rural end-to-end, podrá llevarse a cabo con alta velocidad de transferencia de datos y sin cables. Eso permite implantar la tecnología 5G de forma relativamente económica y probar en un entorno más controlado, en contraste con lo que sería un primer despliegue de miles de dispositivos.

¿Qué aporta NI a la tecnología 5G?

SY. Estamos muy implicados en el desarrollo 5G. Incluso disponemos de patentes en tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output) que planeamos licenciar en un futuro a otras compañías. MIMO es clave para aumentar la densidad de dispositivos en un área reducida. Se trata de una transmisión masiva basada en la propagación múltiple, con tal de incrementar la velocidad de transferencia y reducir la tasa de error, aumentando la eficiencia de utilización de frecuencias en un sistema de comunicación inalámbrica. En nuestro caso, se trata de sistemas MIMO con capacidad de 64 a 256 antenas.

Además, NI aporta a sus clientes un sólido know-how en RF y una completa oferta de sistemas de desarrollo y verificación para 5G que no para de evolucionar y crecer.

¿Comparta con nosotros sus últimas experiencias 5G?

CS. Nuestras estaciones de pruebas 5G pueden comportarse como si fuera un terminal del futuro, operando por debajo o por encima de 6 GHz. Con Labview, el sistema es escalable y el cliente puede integrar la funcionalidad que desee para efectuar sus pruebas 5G, con el objetivo de validar una idea o un equipo. Incluso puede probar nuevos modelos de negocio 5G, por qué no. Por el momento, podemos llegar a efectuar verificaciones en el límite de los 70 GHz. Pero le citaré algunos ejemplos concretos de desarrollos 5G.

"Nuestras estaciones de pruebas 5G pueden comportarse como si fuera un terminal del futuro, operando por debajo o por encima de 6 GHz.

El primero es una solución de test de referencia completo para sub-6 GHz 5G, que ya cumple con la especificación 15 de 3GPP . Lo tenemos aquí en el MWC. Puede trabajar con portadoras OFDMA y DFT-s-OFDM, así como espaciados de subportadora de 15 kHz a 120 kHz. Utilizando este sistema, la compañía Qorvo ha desarrollado el QM19000 5G FEM. Se trata de un solo chip que integra amplificadores de potencia de bajo ruido, junto con switches y otros componentes de alta frecuencia. Está enfocado a operar en la banda de 3.4 GHz, con la particularidad de que cuadruplica las velocidades de trasferencia en determinadas situaciones. También Qualcomm ha verificado un nuevo circuito integrado 5G utilizando nuestra plataforma PGA.

SY. Otro ejemplo destacable es Samsung, con nuestra plataforma UE y una estación base de 28 GHz desarrollada por esta compañía coreana. Se trata de explorar cómo se comporta 5G NR a máximas velocidades de transferencia, utilizando toda la banda disponible y el máximo número de portadoras (8 en este caso), con una configuración MIMO de 2 x 2.