Conceitos Introdutórios - 5G BRASIL

A União Internacional de Telecomunicações (ITU) anunciou uma visão IMT-2020 como futuros sistemas IMT devem suportar o caso de uso aprimorado de banda larga móvel (eMBB), casos de uso emergentes com uma variedade de aplicações, como comunicações massivas do tipo máquina (mMTC) e ultra comunicações confiáveis ​​e de baixa latência (URLLC). Olhando para o futuro, os analistas dizem que novas demandas, como mais volume de tráfego, muito mais dispositivos com grande gama de requisitos de serviço, melhor qualidade de experiência do usuário (QoE) e melhor acessibilidade reduzindo ainda mais os custos, exigirão um número crescente de soluções inovadoras. Os mesmos especialistas em previsões afirmam que bilhões de pessoas e dispositivos em redes 5G se comunicarão a uma velocidade de 1 Gbit/s.

A tecnologia que permite isso deve estar em vigor até 2020. A nova geração da comunicação móvel muda aproximadamente a cada 10 anos. Hoje em dia estamos nos aproximando rapidamente da era 5G da comunicação móvel. Alguém pode questionar por que os sistemas 4G não são bons? A resposta vem do documento de visão da ITU-R 5G de que o crescimento exponencial da necessidade de comunicação sobre os dispositivos sem fio até o final de 2020 exigirá a alta reação do sistema (idealmente com o atraso menor que um milissegundo) e conectividade de banda larga de dispositivos móveis em massa. Isso pode ser melhor descrito pela maior flexibilidade de ponta a ponta, mobilidade dos usuários ao acessar um serviço, eficiência energética e confiabilidade do sistema.

Para estabelecer os primeiros passos para isso, o ITU-T trabalha em uma área pré-5G, como a virtualização das redes, mais desenvolvida nas soluções de rede definidas por software orquestradas. O gerenciamento e a orquestração de rede IMT-2020 devem suportar uma combinação de sistemas de rede IMT-2020 e sistemas existentes (por exemplo, LTEAdvanced, Wi-Fi e Rede Fixa), associados a tecnologias novas e revolucionárias projetadas para atender às demandas de novos clientes. Para atender a esses novos requisitos, o custo de implantação e operação aumentará enormemente. As operadoras de rede precisam otimizar o CAPEX / OPEX interagindo estrategicamente com vários ecossistemas de tecnologia, especialmente para diferentes tecnologias de acesso de rádio / fixo e de rede principal virtualizada. Portanto, o gerenciamento e a orquestração da rede IMT-2020 são necessários para suportar tanto as redes existentes quanto as redes em evolução de maneira integrada.

Qual é a diferença da geração anterior de comunicação móvel? É uma resposta muito rápida do sistema que permite que vários aplicativos forneçam serviços quase que imediatamente. Isso terá implementações na cirurgia remota e melhor escolha de rota para emergência médica para chegar ao local do acidente de carro, direção autônoma, gerenciamento de tráfego de ônibus / frota, ferrovias ou comunicação de trem de alta velocidade, robótica e automação de manipuladores de fábrica, criação de hologramas aplicações. Para dar alguns números, no futuro, o usuário irá se acostumar com as informações de vídeo / texto de alta qualidade que ele recebe em seu dispositivo sem fio a uma velocidade de 10 Gbit / s com a resposta do sistema menor que 1 ms. Um sonho de ter serviços confiáveis ​​a qualquer hora em qualquer lugar, em qualquer unidade com qualidade estável independente do acesso está se tornando realidade. Para ter uma comunicação de alta velocidade, esta última é empurrada para o alto
bandas de frequência, dezenas GHz.

Essas bandas de frequência não são muito usadas e fornecerão uma largura de banda para a comunicação de alta velocidade. No entanto, a particularidade de tais bandas de frequência é uma perda de sinal elevada ou alterações no lado do destinatário. Para evitar isso, as antenas dos receptores devem estar localizadas nas proximidades do usuário final. Obstáculos visíveis também causaram problemas à propagação de ondas de rádio nessas freqüências.

Portanto, para se adequar a uma exigência da comunicação em alta velocidade, o sinal deve ser roteado usando o caminho ótimo para cada usuário concreto, levando em conta seu movimento relativamente à estação base. Ensaios de 5G redes protótipos já foram apresentados por empresas como: Huawei, Vodafone, Nokia, Sonera, Ericsson, Qualcomm, Cisco, Samsung, Huawei, NTT DoCoMo e outros. Estes e outros representantes do mercado de telecomunicações oferecem várias soluções inovadoras para o 5G. Por exemplo, recentemente, Optus e Huawei melhoraram o registro de taxa de dados em redes pré-5G, elevando-as para 35 Gbit / s, tendo testes em 73 GHz, e no fórum econômico internacional em São Petersburgo MegaFon e Huawei apresentaram o quinto estação base de geração em operação, na faixa de freqüência milimétrica a uma frequência de 70 GHz com uma largura de banda de 2 GHz, tendo demonstrado o trabalho da rede de quinta geração a uma velocidade de 35 Gbit/s.

Estas experiências mostraram que os requisitos para o 5G para uma taxa de dados máxima de até 20 Gbit / se um tempo de resposta de 1 ms podem ser implementados com sucesso na largura de banda da onda milimétrica. Programabilidade corajosamente entra em nossas vidas. Isto é onde alguma operação da rede pode ser confiada ao software que, por exemplo, irá coletar dados estatísticos sobre a movimentação do usuário, condição meteorológica ao seu redor, obstáculos reais no caminho do sinal e construir uma rota de tráfego dedicada conhecida nos especialistas. 'mundo como instância de fatia de rede. Essa instância é um conjunto de funções de rede de tempo de execução gerenciadas executadas em recursos físicos / lógicos / virtuais. Em outras palavras, a instância de fatia de rede forma uma instância instanciada completa rede lógica para atender a determinadas características de rede exigidas pela instância de serviço. Contanto que caiamos para o nível de implementação para a entrega real das informações nas redes 5G, ou seja, na camada de transporte, algumas funções do roteador são agora confiadas aos switches definidos por software a serem configurados nas estações base móveis. Isso é conhecido como solução frontfaul (Fronthaul (FH): Conexão de link entre a banda base da estação base e a cabeça do rádio remoto) comparada ao bem conhecido backhaul (BH) que é uma conexão de link entre a estação base e elementos de rede de nível superior. O fatiamento da rede, executando várias redes lógicas como operações comerciais virtualmente independentes em uma infraestrutura comum, também se aplicará às redes de transporte. A rede de transporte já fornece isolamento entre seus clientes que compartilham uma infraestrutura comum (por exemplo, uma fibra) usando multiplexação TDM (por exemplo, OTN) ou pacote (por exemplo, VLAN).

Quando um terminal para URLCC e eMBB está se movendo de uma célula para uma célula adjacente, o recurso dedicado deve ser realocado ao link que se conecta à célula adjacente de acordo com a posição do terminal em uma fatia. Se essa realocação for conduzida pelo orquestrador e a realocação cobrir todos os terminais, haverá um grande tráfego para esse controle. Nesse caso, o controlador pode realocar os recursos (em vez de orquestrador) por decisão própria. Espera-se que a controlabilidade da realocação seja transferida do orquestrador para o controlador em FH / BH. O número crescente de dispositivos e a sua alta concentração no dado quadrado põem requisitos adicionais na operação daqueles em umas jaulas pequenas e femto. À medida que a banda larga móvel passa para o IMT-Advanced e além com o aumento da implementação de small cells, é necessário ter acesso a links de alta capacidade sem fio de curta distância nas áreas urbanas próximas aos usuários, onde em muitos casos a fibra não está disponível.

Em uma pequena célula de rádio-sobre-fibra (RoF - transmissão de fibra óptica de forma de onda para serviços de radiocomunicações) tecnologia, pode ser usado para a entrega de informações de antenas para estação base e ainda para destinatário da informação. Desta forma, o sinal de rádio é convertido no sinal óptico que pode ser fornecido via fibra óptica com quase nenhuma perda de intensidade do sinal. RoF é de particular ajuda na área com propagação de ar difícil de sinais (montanhas, construções rádio zonas de sombra). A forma de onda do sinal de rádio representa a informação física essencial para os serviços de radiocomunicações. Durante a transmissão por fibra ótica, a forma de onda permanece inalterada.

O ICN também é considerado como um potencial sistema de rede a ser implantado e operado por redes definidas por software (SDN) em fatias de rede criadas e programadas pela virtualização de função de rede (NFV), softwarization de rede e processamento em rede. Outra beleza da Rede Centrada em Informações (ICN) está em explorar um novo mecanismo de identificação que pode criar uma alternativa para o endereçamento IP em redes. Em geral, a implementação das tecnologias 5G / IMT-2020 permite que as operadoras estabeleçam uma única infraestrutura a ser usada para fornecer diferentes tipos de serviços em redes fixas e móveis. Para concluir, a União Internacional de Telecomunicações (UIT) estabeleceu a tarefa de criar a quinta geração de comunicações móveis (5G) até 2020 com a exigência de uma taxa máxima de transferência de dados de até 20 Gbit / se a capacidade de conexão até um milhão de objetos da Internet (dispositivos IoT) agrupados em um quilômetro quadrado, permitindo uma resposta imediata do sistema (latência ms).