Como funciona a rede 5G (ART4630)

Está chegando a 5ª geração de redes móveis, prometendo grandes melhoras de desempenho, além da possibilidade de interconectar pessoas a coisas e mesmo seres vivos de outras espécies. A sua chegada não representa apenas uma melhora na maneira como podemos nos comunicar, mas também como tudo pode se comunicar e, mais do que isso, a abertura de um mercado com uma infinidade de novos produtos. Neste artigo damos os aspectos básicos da tecnologia usada nesta quinta geração de redes móveis, a 5G.

A amplitude de informações que podemos ter sobre esta nova geração de redes é extremamente ampla, assim como sua gama de utilizações. Assim, num único artigo não teremos condições de passar tudo o que existe ao leitor.

Nossa finalidade com este artigo é dar uma introdução ao leitor, com conceitos básicos que ao longo do tempo, na forma de outros artigos irão ampliando os conhecimentos de todos com a possibilidade cada vez maior de criar produtos e novas aplicações.

 

O que nos promete a 5G

Evidentemente, como quinta geração das comunicações móveis, a 5G deve ser melhor que as anteriores, e se possível, aproveitar tudo o que já existe. Em especial deve-se focar na possibilidade de se usar toda a infraestrutura existente.

Assim, olhando as versões anteriores o que se espera é que tenhamos a possibilidade de aumentar a velocidade do tráfego de informações e o número de usuários, incluindo-se nesse caso os usuários “não humanos”.

O número de usuários humanos não deve crescer muito, no entanto, abre-se a necessidade de termos de termos uma quantidade enorme de dispositivos instalados em objetos, animais e mesmo plantas.

Numa projeção feita, acredita-se que em torno de 2022 teremos mais de 12 bilhões de dispositivos associados a não humanos conectados à rede. É a internet das coisas, incluindo-se dispositivos conectados a animais e plantas.

 

Figura 1 – Mais de 12 bilhões de dispositivos não estarão associados diretamente a um ser humano.
Figura 1 – Mais de 12 bilhões de dispositivos não estarão associados diretamente a um ser humano.

 

 

Tudo isso exige que tenhamos uma tecnologia capaz de suportar um tráfego muito maior de informações e isso inclui não apenas a quantidade de dispositivos, mas também sua localização, pois eles terão uma distribuição global.

Numa viagem a China, você poderá querer ver como está sua casa no Brasil, acessando pelo celular uma câmera.

Uma projeção mostra que em 2022, 79% dos dados transmitidos pela rede serão imagens. Comparativamente, esse número era de 59% em 2017.

Isso representa uma enorme quantidade de dados, com a necessidade de termos uma velocidade de transmissão muito rápida, mas os próprios smartphones serão responsáveis por um aumento considerável na quantidade de dados gerados.

Um levantamento mostra que em 2022, cada celular será responsável pela produção de 11 GB de dados móveis por mês. Em 2017 eram apenas 2 GB.

 

Figura 2 – Crescimento dos dados móveis
Figura 2 – Crescimento dos dados móveis

 

 

Mas, o fato principal é que as comunicações móveis estarão em toda parte e isso exigirá a criação de novos dispositivos eletrônicos com maior velocidade, maior eficiência e maior sensibilidade, no caso da recepção.

 

A tecnologia e as características

Para atender a esses avanços modificações dos dispositivos devem ocorrer de uma forma acentuada.

Por exemplo, para a velocidade típica de 100 Mbps de hoje teremos um salto para 10 Gbps ou mesmo mais rápido. A latência cairá 10 vezes ou mais passando a ser menor que 1 ms,

Tudo isso levará a novas possibilidades aplicações como vídeos 3D, UHD, automação industrial, veículos autônomos, smart cities, casa inteligente, reconhecimento de voz, conforme sugere a figura 3.

 

Figura 3 – Cenários de uso
Figura 3 – Cenários de uso

 

 

Implantação

A utilização de faixas de frequências mais altas, divididas em bandas abaixo de 6 GHz e entre 28 e 86 GHz (ondas milimétricas) exigirá uma distribuição diferente das estações.

Serão implantadas redes hiperdensas com uma quantidade muito maior de células de modo a vencer os obstáculos da propagação dos sinais. Na figura 4 temos um exemplo.

 

Figura 4 – Implantação  de pequenas células hiperdensas Hyperdense Small Cells)
Figura 4 – Implantação de pequenas células hiperdensas Hyperdense Small Cells)

 

 

Tecnologia eletrônica

Hoje já podemos contar com uma série de componentes desenvolvidos por diversos fabricantes para utilização em todas as aplicações futuras da 5G.

Além dos componentes básicos que servem para implantar o próprio acesso à tecnologia, com características de velocidade, consumo, potência, etc, temos de considerar os componentes de suporte e interface como carregadores de baterias, shields, memórias, etc.

O projetista que pretende desenvolver um produto 5G, uma aplicação de internet das coisas ou outras deve estar atento aos lançamentos.

Como toda tecnologia sua vida pode ser efêmera. Tanto, que já se fala em 6G com a utilização das chamadas ondas T, ou seja, ondas da faixa dos terahertz que possuem um comportamento bastante diferente das ondas que ainda são usadas na 5G.

São ondas de comprimento submilimétrico que se comportam muito mais como a luz do que sinais de rádio, numa transição para o infravermelho que levará a aplicações ainda mais rápidas, mas com o manuseio dos dispositivos de recepção e transmissão feitos de uma forma inédita.

Tecnologias de microespelhos em lugar de antenas, de emissão de sinais por fontes tradicionalmente de luz são coisas que podem aparecer nas futuras gerações.

 

 


Opinião

Olhando para o futuro

Já estamos aprendendo a viver com a pandemia e nos preparando para os tempos em que tudo voltará ao normal, mas não o normal a que estávamos acostumados. Um novo normal, com novos hábitos, a tecnologia aplicada talvez de uma forma diferente, novas profissões e principalmente tecnologias específicas que antes não haviam sido pensadas.

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