5G es un conjunto de tecnologías de comunicación móvil mejoradas y actualizadas, así como nuevas características resultantes de la incorporación de dos nuevas bandas de alta frecuencia: sub-6 GHz (3,5 - 7 GHz) y mmWave (>24 GHz). La banda de baja frecuencia tiene un mayor alcance de propagación pero un ancho de banda restringido y una larga latencia, mientras que la banda de alta frecuencia tiene las características opuestas: un corto alcance de propagación pero un enorme ancho de banda y una latencia ultrabaja. A pesar de las limitaciones de su rango de propagación, el alto rendimiento y la latencia ultrabaja del 5G (especialmente de las ondas milimétricas) le permiten entrar en varios sectores de alto valor, como el control robótico en 3D, la monitorización de la realidad virtual y el control médico remoto, que las tecnologías anteriores no podían. La 5G se posiciona como una tecnología que redefinirá y acelerará numerosos sectores y, en última instancia, cambiará la forma de trabajar y vivir de las personas.

¿Cuál es el estado de despliegue mundial del 5G en 2021?

El 5G está reconocido como una infraestructura importante tanto para los países desarrollados como para los que están en vías de desarrollo. A finales de 2021, 79 países habrán comercializado el 5G o estarán realizando pruebas con él. Profundizando en qué frecuencia es la más utilizada -según el estudio de IDTechEx- es la sub-6 GHz. Esta banda de frecuencias se utiliza en más de la mitad de los despliegues y pruebas comerciales de 5G, y solo un pequeño porcentaje utiliza mmWave. Hasta ahora, sólo 9 países han comercializado 5G mmWave. Sin embargo, esto no es sorprendente dado que, la principal restricción de las transmisiones mmWave es su bajo rango de propagación. Las empresas de telecomunicaciones no emplearían la banda de frecuencia mmWave para la cobertura nacional. Si observamos las estrategias de despliegue de los operadores de telecomunicaciones, podemos ver que las bandas de baja frecuencia (por ejemplo, 700 MHz) se utilizan para la cobertura nacional, mientras que las bandas por debajo de 6 GHz se utilizan para la cobertura de las ciudades, y la onda milimétrica se utiliza para los puntos de acceso de las megaciudades.

En su último informe de investigación del mercado 5G, "5G Technology, Market and Forecasts 2022-2032", IDTechEx examina específicamente la estrategia de despliegue de 5 regiones clave: Estados Unidos, China, Europa, Japón y Corea del Sur. Para cada región, IDTechEx se centra en dos aspectos: la estrategia gubernamental y la estrategia de los operadores de telecomunicaciones para el despliegue de la 5G. Los dos párrafos siguientes muestran una revisión de alto nivel del estado del despliegue en Estados Unidos y China.

ESTADOS UNIDOS:
Gobierno: En comparación con otros países, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) ha liberado el espectro de ondas milimétricas con bastante antelación. No ha sido hasta principios de este año cuando la FCC ha liberado finalmente la banda de frecuencias por debajo de los 6 GHz. La renovación de los equipos de Huawei sigue siendo una prioridad, y el gobierno financia a los pequeños operadores para que lo hagan. Dada la falta de proveedores de equipos de telecomunicaciones 5G dominantes en Estados Unidos, la FCC también ha apoyado el desarrollo de la RAN abierta.

El lado de los operadores de telecomunicaciones: Cada operador posee una porción diferente del espectro 5G (por ejemplo, Verizon tiene la mayor cantidad de posesiones de mmWave). En consecuencia, cada estrategia de despliegue de 5G es diferente. Verizon, por ejemplo, ha realizado importantes inversiones en el despliegue de mmWave, pero T-Mobile ha dado prioridad a la expansión de la banda baja y media. T-Mobile tiene actualmente la mayor cobertura de banda media (utilizando 2,5 GHz) como resultado de su adquisición de Sprint. Tras la subasta de la banda C (frecuencia en el rango inferior a 6 GHz) a principios de este año, tanto AT&T como Verizon anunciaron planes para desplegar el servicio de banda media este año, con el objetivo de cubrir a 100 millones de personas para 2022.

China:

El gobierno: El gobierno chino está impulsando con fuerza el desarrollo nacional del 5G. El Ministerio de Industria y Tecnología de la Información de la República Popular China (MIIT) publicó en abril de 2021 un plan de acción de "navegación" de aplicaciones 5G (2021-2023), en el que se establece una ruta para la promoción de las aplicaciones 5G. Se han identificado tres indicadores clave de rendimiento (KPI): Aumentar la penetración de usuarios 5G a más del 40%, elevar el tráfico de acceso a la red 5G a más del 50% e impulsar la penetración del 5G en las grandes empresas a más del 35%. El MIIT aún no ha liberado el espectro de ondas milimétricas, aunque se espera que lo haga pronto, ya que los chinos se están preparando para utilizar los Juegos Olímpicos de Invierno de 2022 como banco de pruebas para el despliegue de las ondas milimétricas.

El lado de los operadores de telecomunicaciones: Una de las tendencias que se observan en China es que los operadores colaboran en la construcción de infraestructuras de red compartidas. He aquí un ejemplo: Para mayo de 2021, China Telecom y China Unicom construirán conjuntamente 460.000 estaciones base 5G.

¿Cuál es el actual desarrollo/tendencia técnica importante en 5G?

Aunque el 5G se comercializa, todavía hay muchos desarrollos técnicos en marcha. En este artículo, IDTechEx analiza los 4 puntos clave:

- La carrera por una radio MIMO masiva sub-6 GHz más ligera:
Una parte crucial del despliegue de una red 5G a gran escala que emplee equipos MIMO masivos es que la radio debe ser ligera y tener un tamaño compacto, ya que estas características ayudarán a los operadores a ahorrar mucho dinero en el despliegue general. Aquí es donde entra en juego el silicio. El rendimiento de Si tendrá una enorme influencia en los aspectos esenciales de una radio, como la conexión, la capacidad, el consumo de energía, el tamaño y el peso del producto y, en última instancia, el coste. En el sector de los sistemas 5G, todos estos aspectos son críticos.

- Despliegue de células pequeñas
Las células pequeñas se proponen para hacer frente al reto del corto alcance de propagación de la señal causado por la alta frecuencia. La creación de una red ultradensa mediante el despliegue de más células pequeñas desempeña un papel fundamental en la 5G, ya que permite complementar la red macro y, por tanto, aumentar la capacidad de datos. Además, el despliegue de células pequeñas lleva el 5G a diversas empresas, facilitando la transformación digital (véase este reciente artículo de IDTechEx para obtener más información sobre cómo las células pequeñas están facilitando las industrias conectadas). Las células pequeñas pueden clasificarse en tres tipos: femtoceldas, picoceldas y microceldas, en función de su potencia de salida. Debido a su menor tamaño en comparación con las macroestaciones base, las elecciones de materiales y la tendencia tecnológica general serán diferentes a las de sus homólogas de macroinfraestructura.

- Desarrollo de OPEN RAN
OPEN RAN es una red alternativa a la RAN tradicional heredada que permite que los componentes interoperables (incluidos el hardware y el software) de diferentes proveedores trabajen juntos sin problemas. Se propone eliminar la naturaleza propietaria del sistema de red de acceso radioeléctrico (RAN), diversificar la cadena de suministro de los proveedores en la industria de las telecomunicaciones, fomentar más la innovación y reducir el coste inicial y operativo del despliegue de RAN. El desarrollo de OPEN RAN está todavía en sus inicios en 2021, y sólo unos pocos operadores de telecomunicaciones están desplegando la red OPEN RAN 5G a pequeña escala. Todavía hay muchos desafíos que deben ser abordados antes de que el grueso de los operadores de telecomunicaciones adopten la tecnología.

- Desarrollo de las ondas milimétricas
IDTechEx cree que aún faltan algunos años para ver el despegue del mercado de las ondas milimétricas (véase este reciente artículo de IDTechEx para un análisis más profundo). Los dispositivos de ondas milimétricas, por ejemplo, requieren materiales de baja pérdida, con una constante dieléctrica y una pérdida de bronceado bajas, así como métodos de embalaje mejorados, para evitar una pérdida de transmisión excesiva. Debido a la corta longitud de onda de las comunicaciones de ondas milimétricas, los dispositivos son cada vez más pequeños y están más integrados, lo que exige una mayor gestión energética y térmica.

¿Perspectivas para 2022 y más allá?

El mercado del 5G está a punto de despegar. Para finales de 2032, se prevé que los servicios móviles de consumo generen unos ingresos de 800.000 millones de dólares, y los mercados de macroinfraestructura 5G se expandirán siete veces más que en 2020, según IDTechEx. Otros puntos clave son:

- Durante muchos años, las frecuencias sub-6 GHz serán las principales para el despliegue, mientras que las ondas milimétricas requerirán un mayor avance tecnológico, así como una "killer app" para ganar mercado, lo que llevará años.

- La relación entre Estados Unidos y China, así como el desarrollo de la RAN abierta, influirán en la dinámica de los actores del sistema 5G.

- El Si es fundamental para el avance del 5G, ya que su rendimiento tiene un impacto sustancial en la velocidad de conexión, la capacidad, el consumo de energía, el tamaño y el peso del producto y, en última instancia, el coste de un sistema 5G.

- Las células pequeñas desempeñarán un papel fundamental a la hora de permitir que el 5G sustituya a la conectividad por cable en el entorno industrial.

- La tendencia de la investigación y el desarrollo de las ondas milimétricas se centra en los materiales de baja pérdida, la gestión energética y térmica, y el embalaje avanzado.