¿Qué es el 5G y cómo funciona?

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Qué es y cómo funciona la red 5G

En cuestión de solo unos años hemos pasado de tener que desconectar el teléfono fijo para poder conectarnos a Internet a tener una conexión de hasta 1 GBps en nuestros teléfonos móviles. El mundo avanza deprisa, y conforme más avanza más personas tienen acceso a la red 4G, que está empezando a saturarse debido a que hay demasiados dispositivos conectados. Eso implica velocidades más lentas, interferencias, etc. ¿La solución? Dar el salto al 5G.

Llevamos mucho tiempo hablando del 5G como la conexión del futuro, la que revolucionará los dispositivos conectados, el Internet de las Cosas, los coches autónomos… ¿Pero qué es exactamente el 5G? ¿Cómo funciona esta no-tan-nueva tecnología? Pues eso es precisamente lo que vas a descubrir en este artículo.

Como sabes, cada nueva generación de redes supone una mejora de la velocidad y de las funciones. Si la red 1G nos permitió hacer llamadas, la 2G nos dejó enviar SMS y la 4G nos permitió ver vídeo bajo demanda en streaming. La red 5G será capaz de alojar hasta mil veces más dispositivos de los que hay en la actualidad y será hasta 10 veces más rápida (es decir, podremos descargar vídeos en FullHD en cuestión de pocos segundos).

¿Qué es exactamente la red 5G?

conectividad 5G

La verdadera respuesta es que todavía no se sabe del todo bien, ya que los expertos no han sido capaces de ofrecer una definición. Lo que si está claro es que, grosso modo, es una forma comercial de llamar a un nuevo espectro de ondas que permitiría liberar la red 4G actual y acoger a más dispositivos. A pesar de que la red 4G alcanza el GB de velocidad de transmisión, los usuarios no la pueden aprovechar debido a obstáculos como árboles, edificios, etc. El 5G vendría a solucionar este problema.

Esta nueva red aumentaría su velocidad hasta los 10 GBps, una velocidad más que suficiente para que se implanten las Smart Cities, los coches autónomos y el Internet de las Cosas de una manera productiva. Más o menos, esta sería una explicación resumida de qué es el 5G, pero lo que debes saber es que detrás de esta nueva conexión hay cinco tecnologías que deben ir a la par.

Las tecnologías necesarias para el 5G

Ondas milimétricas de alta frecuencia

Para verlo explicado en vídeo, ve directamente al minuto 1:13

Cada uno de los dispositivos que tienes conectados a la red están usando una frecuencia muy específica de todo el espectro de ondas de radio. En concreto, la red 4G se encuentra por debajo de los 6 GHz. Esto no sería un problema si no hubiese cada vez más y más y más gadgets conectados. Es como una carretera con pocos carriles y cada vez más coches. Irán pasando todos pero poco a poco, generando un cuello de botella.

Con esta primera tecnología lo que se quiere es utilizar espectros de mayor frecuencia, aumentando el margen hasta los 300 GHz (una franja que nunca se ha usado para redes móviles). Es como si a esa carretera de antes le añadieses 10 carriles más. Los coches volverán a moverse de forma fluida y se eliminarán los atascos, es decir, al tener más espectro disponible, más dispositivos pueden conectarse a la red sin que esta se sature y habrá más ancho de banda para todos.

Sin embargo, al usar ondas de mayor frecuencia nos encontramos con un problema, y es que estas tienen una gran dificultad para pasar través de obstáculos como los edificios y tienden a ser absorbidas por los árboles y la lluvia. Para solucionar ese problema se debe recurrir a la segunda tecnología.

Antenas inteligentes

Para verlo explicado en vídeo, ve directamente al minuto 2:05

Como sabes, a lo largo y ancho de tu ciudad hay diferentes antenas de telefonía a las que tu teléfono se va conectando conforme te mueves por ella. Sin embargo, imagina que solo hubiese una antena en el centro de tu ciudad y que vives lo más alejado posible de ella detrás de un bloque de pisos. Dado que la red 5G tiene problemas para superar este tipo de obstáculos, es posible que a tu casa no te llegue señal.

Para ello se necesitan estas antenas inteligentes, que no son otra cosa que repetidores. Estos repetidores, más pequeños que las antenas de telefonía normales, se pueden (y deben) colocar a lo largo y ancho de una ciudad para que reboten la señal y llegue a los sitios a los que, de otra forma, no llegaría, solucionando así el problema que mencionábamos antes.

Massive MIMO

Para verlo explicado en vídeo, ve directamente al minuto 2:47

MIMO son las siglas de Multiple Inputs Multiple Outputs (Múltiples Entradas y Múltiples Salidas). Las antenas 4G a las que todos nos conectamos día a día cuentan con una docena de pequeños puertos que son los que se encargan de gestionar la conexión de todo el tráfico móvil. Las nuevas antenas Massive MIMO pueden tener cientos de estos puertos, lo que permite gestionar hasta 22 veces más cantidad de conexiones móviles.

Por supuesto, estas antenas tienen sus propias complicaciones. Las antenas actuales emiten la señal en todas direcciones, y si ya se generan interferencias así, imagina cómo será cuando donde antes había doce puertos ahora hay cien. Las interferencias serían enormes y la red sería casi inutilizable. Es ahí donde entra en juego la cuarta tecnología.

Conformación de haces o beanforming

Para verlo explicado en vídeo, ve directamente al minuto 3:21

El beamforming es como un semáforo para las redes móviles. En lugar de que las antenas emitan en todas direcciones a la vez, esta tecnología permite que emitan hacia usuarios determinados, es decir, directamente a tu móvil. Esto prevendría las interferencias y es mucho más eficiente que una sola antena gestionando todas las conexiones, y además permitiría que una sola antena gestionase muchas más entradas y salidas de datos.

Su funcionamiento es complejo pero muy curioso. Imagina que vas por la calle y quieres hacer una llamada. Tu señal rebota por los edificios y objetos a tu alrededor y es recibida por una antena Massive MIMO, que registra el tiempo que ha tardado en llegar y la dirección de la que viene. Entonces usa un algoritmo para triangular el lugar de origen de esta señal y manda los datos siguiendo la ruta más óptima.

Lo más interesante es que, para evitar interferencias, las antenas, usando el beamforming, pueden hacer rebotar los paquetes de datos en los edificios y objetos de tal forma que nunca se interfieran hasta llegar al destinatario. Imagina una mesa de billar en la que todas las bolas están moviéndose a la vez pero sin tocarse las unas con las otras hasta que llegan al agujero. Esto nos lleva a la tecnología número cinco.

Full Duplex

Para verlo explicado en vídeo, ve directamente al minuto 4:23

Para entender esto vamos a usar las llamadas como ejemplo. Cuando llamas por teléfono o hablas o escuchas, pero no puedes hacer las dos cosas a la vez. Si estás hablando conmigo y yo te interrumpo la antena te corta para que hable yo, y viceversa, porque la antena puede o enviar o recibir datos, pero no las dos cosas al mismo tiempo Como los walkie-talkies antiguos, básicamente.

Esto se debe al principio de reciprocidad, que es la tendencia de las ondas de radio de viajar de ida y vuelta por la misma frecuencia. Imagina un tren que va por unas vías. Las vías pueden llevar a un tren de ida, pero no pueden llevar a la vez un tren de vuelta por el mismo raíl, porque entonces chocarían. Los trenes son datos enviados y recibidos, y el choque serían las interferencias. ¿Qué se hacía hasta el momento? Coger turno. Si había una señal entrante, la saliente se “movía a un lado” hasta que la primera pasase, y luego se enviaba.

¿La solución? Que los datos entrantes vayan por un lado, y los saliente por otro, ¿no? Full Duplex va más allá, ya que usando unos transistores de silicio se pueden hacer alternadores de alta velocidad que pueden reorientar de forma momentánea una señal. Es como si tienes una vía de tren pero haces que se divida en dos y luego se vuelva unir. Harías un carril de un único sentido por el que podrían pasar dos trenes sin chocarse.

Todo esto es teoría pura y dura y todavía se está trabajando en estas cinco tecnologías para que sean lo más eficientes posibles. De momento nos toca esperar, aunque está claro que dentro de poco tendremos más velocidad, más eficiencia y más posibilidades para hacer de este mundo un mundo más conectado.

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Archivado en Conectividad y conexiones móviles, Redes 5G
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