Nos últimos anos, os pesquisadores trabalharam duro para explorar novos conceitos e tecnologias para responder à pergunta: "O que é 5G?"
O 3GPP [3rd Generation Partnership Project] desenvolve e publica especificações harmonizadas que definem os padrões sem fio. Ele já estabeleceu um cronograma de trabalho 5G, e a primeira fase de definição do 5G, chamada Nova Rádio (NR) [nova rádio], foi adotada no início de dezembro de 2017.
Fig. 1 - a primeira especificação da tecnologia NR para 5G foi aprovada no final de 2017, as atualizações programadas estão programadas para 2018Embora a primeira fase da NR seja diferente do protocolo LTE, que é amplamente usado nas comunicações móveis de hoje, há uma semelhança entre elas. As diferenças mais marcantes entre LTE e NR são largura de banda e frequência de operação. Além disso, a NR agrega novas oportunidades de concentração de radiação - tanto em comunicações analógicas quanto digitais. A tabela compara as principais especificações do LTE e NR.
| LTE | NR fase 1 |
|---|
| Freqüência de trabalho | Até 6 GHz | Até 52 GHz |
| Largura da tira | Até 20 MHz | Até 100 MHz em uma frequência <6 GHz, até 1 GHz em uma frequência> 6 GHz |
| Associação de operadoras | Até 32 | Até 16 |
| Concentração de feixe analógico (dinâmico) | Não suportado | Suportado por |
| Concentração de feixe digital | Até 8 camadas | Até 12 camadas |
| Codificação de canal | Dados: codificação turbo, controle: codificação convolucional | Dados: LDPC, controle: codificação polar |
| Subportador | 15 kHz | 15, 30, 60, 120, 240 kHz |
| Subquadro independente | Não suportado | Disponível |
| Congestionamento do espectro | 90% de largura do canal | Até 98% de largura do canal |
Para cumprir os prazos apertados para a implementação 5G, foi proposto um plano de implementação passo a passo. O plano consiste em duas versões do NR: autônomo e interno. A versão embutida funcionará com o LTE eNB como primário e com a segunda célula auxiliar NR gNBs (equivalente a 5N NR eNB) conectada ao EPC. Esta versão do padrão foi aprovada em dezembro de 2017. O diagrama mostra como ficará:
Fig. 2A versão 5G NR integrada permitirá tirar proveito da infraestrutura existente para a implementação inicial da tecnologia 5G. A versão autônoma foi projetada para ser de baixo para cima com versões futuras de padrões sem fio. Redes autônomas podem coexistir com redes combinadas e trabalhar simultaneamente. A data exata da apresentação da tecnologia autônoma ainda não foi definida, mas esse esquema foi levado em consideração no desenvolvimento da primeira fase da NR. Um diagrama de caso independente é apresentado abaixo:
Fig. 3 ( fonte )Além de participar do consórcio de padronização, a Verizon e a Korea Telecom (KT) estão procurando maneiras de comercializar a tecnologia antes da 5G. A Verizon está tentando implantar acesso sem fio permanente com base no Fórum Técnico 5G (Verizon 5GTF ou V5GTF) no inverno de 2017. O V5GTF operará a 28 GHz e será usado para fornecer Internet de alta velocidade nos casos da "última milha", mas não cobrirá as comunicações móveis. A KT, por outro lado, está tentando implantar a tecnologia 5G anterior para uso nos Jogos Olímpicos de Inverno. As especificações para esses planos ainda não foram publicadas.
Ao discutir o 5G, a frequência de trabalho causou um debate acalorado e agora começa a aparecer clareza sobre esse assunto. A tabela fornece um resumo das frequências em consideração com base na participação no 3GP.
A importância das ondas milimétricas
É importante observar que frequências de até 6 GHz ainda desempenharão um papel importante na tecnologia 5G. As empresas estão procurando maneiras de aumentar a taxa de transferência em até cinco vezes em comparação com as disponíveis no LTE. As frequências listadas na tabela são uma grande parte das frequências consideradas, mas esta não é uma lista completa. Por exemplo, a T-Mobile planeja usar o espectro de frequências na região de 600 MHz para introduzir 5G nos EUA.
E embora as frequências milimétricas para a primeira fase NR sejam melhor definidas, dependendo da região de implementação, o padrão exigirá várias faixas. Por exemplo, os reguladores chineses propuseram faixas de 24,75-27,5 e 37-42,5 GHz. A FCC nos Estados Unidos propôs 28 GHz e 2 bandas da faixa de 37-40 GHz. Os europeus disseram que 28 GHz não funcionará e estão concentrados no espectro de 24 a 27 GHz, além de 38 a 39 GHz. Coréia e Japão estão inclinados para 28 GHz.
Um bom primeiro passo para entender o processo de comercialização 5G é um entendimento claro do padrão de comunicação, mas outras dificuldades também afetarão a velocidade de implantação da nova tecnologia - tanto no campo do desenvolvimento de componentes quanto no design do sistema, bem como na verificação e certificação de dispositivos. A adição de tecnologias como a concentração de feixe requer uma alteração nos circuitos integrados de radiofrequência, como amplificadores e transceptores. Para minimizar as perdas do sistema, as matrizes de antenas estão se integrando cada vez mais a um único chip ou módulo em amplificadores e transceptores. Como resultado, os engenheiros não podem mais testar esses dispositivos com testes de cabos. O teste sem fio, anteriormente considerado inaceitável, está se tornando obrigatório.
Próximas dificuldades com testes e medições
A NR, especialmente para ondas milimétricas, é muito mais complexa que a LTE. A maioria dos equipamentos de teste existentes não foi projetada para funcionar com uma combinação de frequências portadoras mais altas, canais de rendimento mais amplos e medições sem fio. De fato, mesmo tarefas simples de medição, como a medição de potência, deverão ser repensadas no caso do 5G, porque não há uma definição e acordo claros em todo o setor sobre o que significa receber medições sem fio calibradas.
Embora o processo de padronização do primeiro e do segundo níveis de comunicação esteja se aproximando rapidamente da conclusão, muitos problemas permanecem sem solução. Até agora, o 5G abriu uma nova era nas comunicações sem fio e é claro que este é apenas o começo. No setor de desenvolvimento, verificação e medição de RFID, é hora de aproveitar as pesquisas e inovações sem fio para que o 5G possa ser comercializado.