Hay mucha discusión, casi diría un revuelo publicitario, en el mercado actual, con respecto al inminente cambio hacia las redes 5G móviles. ¿Cómo se va a producir esto? ¿Dónde debemos poner nuestras expectativas? ¿Hacia dónde vamos con 5G? En el artículo de hoy, analizaremos en profundidad el mundo que viene, el de 5G y separaremos la realidad de la ficción.

¿Qué es 5G?

Muy bien, además de ser la próxima generación de redes móviles que sigue a 4G, nadie lo sabe realmente. Esto es porque 5G todavía no ha sido estandarizada y es probable que por un tiempo no lo sea. Pero somos gente optimista, y nuestro sector no ha dejado de pronosticar—o de soñar—las mejoras en el rendimiento de esta nueva generación de infraestructura de redes móviles.

Hay dos formas de ver 5G: como un enfoque basado en los servicios o como un enfoque basado en la red. A los efectos de este artículo, vamos a centrarnos en el último.

Los distintos grupos de interés que operan en el sector de las redes inalámbricas —desde proveedores de equipos y operadores de redes móviles (MNO) hasta analistas— tienen visiones muy diversas de las redes 5G móviles. Las que siguen son tan solo algunas de las mejoras de rendimiento que se esperan en el horizonte móvil:

  • Un aumento de hasta 1000 veces del ancho de banda, por área de unidad
  • Hasta 100 veces más dispositivos conectados
  • Velocidades de conexión de hasta 10 Gbps hacia dispositivos móviles en el campo
  • Percepción de disponibilidad de red del 99,999%
  • Percepción de cobertura de red del 100%
  • Un máximo de 1 ms de retardo en el trayecto ida y vuelta de un extremo al otro (latencia)
  • Una reducción de hasta el 90% en la utilización de energía para la red

Como pueden ver, 5G hace mucho más que aumentar el ancho de banda, aunque esto sea lo que más anhelan los suscriptores móviles dada nuestra continua afinidad con los videos móviles. A la larga es posible atenuar algunas de estas grandes expectativas, mientras nos esforzamos por mantener el equilibrio esencial entre rendimiento y costos, pero otras son más agresivas. Sin embargo, debemos aspirar a lo máximo de esta próxima generación de infraestructura de red crítica, ¿no es cierto? Tenemos que animarnos a soñar en grande si esperamos conseguir grandes cosas.

Pero “grande” es un término muy subjetivo...¿no?

Entonces, ¿cómo se construye una red que soporte 5G?

¿Cómo obtenemos mejoras de rendimiento más agresivas en cuanto a velocidad, latencia y cobertura? A través del diseño de una red heterogénea (o HetNet, como se la denomina comúnmente) formada por distintos tipos de celdas, entre ellas celdas de WiFi, celdas pequeñas y las venerables macroceldas. Es la utilización inteligente de estos tipos de celdas, siempre y cuando tengan sentido desde el punto de vista técnico y económico, lo que resultará en una arquitectura de red móvil 5G altamente flexible y optimizada para importantes beneficios de rendimiento.

La evolución hacia las redes 5G afectará toda la infraestructura de red de extremo a extremo, desde la virtualización de la Radio Access Network (RAN) y el Evolved Packet Core (EPC), hasta la actualización de las interfaces de radio y aire y los segmentos que interconectan las redes por aire y por tierra —la red de backhaul móvil (MBH). Las significativas mejoras de rendimiento en capacidad, disponibilidad y latencia que se espera de la 5G se impondrán en última instancia en las redes MBH, en distintos niveles.

¿Cómo se abordarán estas demandas de capacidad?

El crecimiento de las demandas de capacidad se abordará con velocidades Ethernet desde 1GbE hasta 100GbE (y 400GbE dentro de unos años), donde la velocidad elegida dependerá de las demandas de tráfico proyectadas para cada celda de WiFi, celda pequeña o macrocelda o del nodo troncal que agrega tráfico proveniente de un grupo de sitios de celdas distintos. Esto último incrementará considerablemente el tráfico hacia la red troncal y hacia los gigantescos centros de datos donde se aloja el contenido al que se accede.

El crecimiento del ancho de anda de la red troncal podrá abordarse con velocidades DWDM coherentes de 100G, 200G y más, algo que ya está ocurriendo hoy con la mayor adopción de 4G. Es decir, los aumentos de las velocidades de acceso impactan en toda la red global.

Es posible alcanzar elevada disponibilidad mediante capacidades de protección y redundancia ya desplegadas en la mayoría de las redes de proveedores de servicios. Las opciones de protección de red, como G.8032 anillos Ethernet, permiten a los operadores de redes garantizar redes de agregación/troncales altamente disponibles.

Las redundancias de equipos y energía, como las fuentes de alimentación duales y las baterías/generadores de reserva, garantizan que los nodos de la red estén altamente disponibles. La inteligencia de red enrutará o conmutará para evitar fallas y/o nodos congestionados, de manera que los usuarios de móviles —hombre o máquina—perciban una constante disponibilidad de la red, aun cuando se hayan producido fallas inevitables. Los métodos de software, como microservicios, también contribuirán a redes móviles 5G más confiables y más escalables.

¿Podemos alcanzar una latencia de 1ms con 5G?

Se espera que la latencia de las redes 5G sea hasta 5 veces menor que la de las redes 4G, con el formidable objetivo máximo de 1ms en discusión. En base a lo que hoy sabemos, hay leyes de la física fundamentales que no pueden romperse, como la velocidad de la luz. Debido a las propiedades intrínsecas del núcleo de fibra óptica, la propagación de la luz en el interior de una fibra óptica es alrededor de un tercio más lenta que en el vacío.

El MBH inalámbrico es más rápido, ya que es un medio de comunicaciones por aire, pero es mucho más limitado en términos de capacidad, alcance y disponibilidad. No obstante, el backhaul inalámbrico tiene y continuará teniendo su lugar en la mayoría de las redes de los operadores de redes móviles. No se trata de MBH basado en óptica o MBH inalámbrico, ya que ambos serán necesarios en el futuro.

Para poner las cosas en perspectiva, para un servicio móvil que requiere un retardo de 1ms, la interconectividad debe ocurrir a no más de 1 km del usuario móvil; para lograr esta latencia, también se deben usar otras técnicas no de redes. Mobile Edge Computing promueve ubicar las capacidades de TI y de computación en la nube asociadas directamente dentro de la propia RAN. Al colocar el contenido, los servicios y las aplicaciones lo más cerca posible de los usuarios móviles, se logran mejoras de latencia significativas.

Sin embargo, debido a la enorme inversión que se necesita para rediseñar las redes móviles actuales, algunos están comenzando a preguntarse si el objetivo de latencia de 1ms realmente formará parte del estándar para 5G, si será un tanto flexible o si se omitirá por completo. Solo el tiempo dirá; aunque es probable que se mantenga un objetivo de latencia menor al de 4G, estandarizada o no, porque una menor latencia permite nuevos servicios y fuentes de ingresos asociadas, junto con la codiciada diferenciación de MNO.

¿Qué significa todo esto?

El futuro de 5G cambiará todo en términos del rendimiento de la red y ofrecerá una increíble cantidad de servicios nuevos, si bien se sigue debatiendo la forma exacta que tendrá la nueva red 5G. ¡La mayoría de los nuevos e innovadores servicios que se prometieron ni siquiera se han imaginado aún!

¿Podrán las redes MBH críticas enfrentar los objetivos de rendimiento esperados, sean los que sean? Creo que sí, y también creo con firmeza que la mejor forma de alcanzar este objetivo aparentemente imposible es decirle a la comunidad de I+D que no podrán lograrlo, dar un paso atrás y dejar que la naturaleza humana se haga cargo.

¿Quién hubiera pensado hace una décadas que todos los conocimientos de la humanidad estarían disponibles en la palma de la mano? En esta nueva era, ya no vamos más a la biblioteca, la biblioteca viene a nosotros. Como es de esperar, 5G cambiará todo y cómo exactamente será la red es un misterio. No es ningún misterio que los ingenieros de hoy asumirán el desafío de convertir 5G en una realidad.

Referencias: Understanding 5G - Perspectives on Future Technological Advancements in Mobile, diciembre 2014 (GSMA Intelligence)