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FORMATO PARA PRESENTACIÓN DE REPORTE TRABAJO INDIVIDUAL ESCUELA: Ingeniería Electrónica, Telecomunicaciones y Redes MATERIA: Sistemas Celulares PREPARADO POR: Pastrano Badillo Luis Gonzalo (267) FECHA: 16 – 12 – 2015 TÍTULO: Tecnología Móvil 5G. TECNOLOGÍA MÓVIL 5G. La tecnología móvil 5G es un desarrollo a la ya existente tecnología móvil celular 4G (LTE, LTE-A), que está en funcionamiento, pues bien la promesa de quinta generación de telefonía móvil tiene previsto su lanzamiento para el 2020, se espera que dentro de 5 años el tráfico en Internet sea 30 veces superior al actual, es por eso que 5G viene a suplir esta demanda no solo con mayor velocidad de conexión, sino que también brindar mayor capacidad, velocidades mínimas de 1Gbps para soportar videos de ultra alta definición y aplicaciones realidad virtual, los investigadores aseguran que será más rápido que el 4G. La importancia de este avance es que no solo está dirigido al uso móvil, sino que también al desarrollo del concepto del Internet de las cosas, que incrementará el número de equipos inteligentes que se conectan a la Red, autos que se puedan comunicar entre ellos para evitar el tráfico o riesgo de accidentes, artefactos en el hogar que transmitan señal instantánea al móvil en caso de incendio o ciudades enteras estarán interconectadas, son algunos de los escenarios que se plantea con la llegada de 5G. Hace poco tiempo Nokia hizo una transmisión de 10 Gbps en un prototipo der red 5G, cifrá astronómica que permite transmitir de manera instantánea una película en formato 4K; según el consorcio de telecomunicaciones NGMNA, la tecnología 5G permitirá velocidades que oscilarán entre los 25 y 50 Mbps, viajando en un coche o tren, pudiéndose elevar hasta 1 Gbps en circunstancias óptimas, si el dispositivo no está en movimiento. Funcionamiento Esperado. Los experimentos realizados por las compañías inalámbricas respecto a 5G los están llevando a cabo en frecuencias sumamente altas de hasta 73000 MHz, considerando que las redes actuales transmiten una señal en un rango de 700 MHz a 3500 MHz; la ventaja de las señales en altas frecuencias es que nos proporcionan velocidades de datos mucho más altas, la desventaja es que Oct 2015-Feb 2016

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO FIE recorren distancias mucho más cortas, sin poder penetrar paredes de manera fácil, lo que significa que habrá miles o incluso millones de mini torres celulares o pequeñas células, que tendrían que ser ubicadas sobre cada poste de luz, edificio, dentro de cada casa y posiblemente cada habitación. De acuerdo a estas consideraciones se puede decir que 5G podría complementar a 4G, en lugar de reemplazarla del todo, la tecnología 5G puede generar un impulso tanto en edificios y en áreas abarrotadas, lo que implica que cuando se conduce por la autopista, la tecnología 4G podría ser la única opción, por lo menos durante un tiempo. Hasta el 2020 no empezará a llegar, pero ya está en marcha, con la 4G todavía en despliegue, los fabricantes de dispositivos de redes ya han establecido un calendario para ponerse a trabajar en el 5G; hasta el 2016 es tiempo para las investigaciones, pruebas y prototipos, para que en los dos años posteriores se dé la creación del estándar y un año más para el desarrollo de productos, asi consiguiendo su despliegue en 2020. El objetivo de la nueva generación de red móvil, es multiplicar la velocidad de la conexión, pero 5G va más allá, pues no solo es velocidad de vértigo, sino que las conexiones sean de calidad; la gran diferencia entre la actual 4G y la idea de 5G es la frecuencia que usa, 4G usa frecuencias bajas entre los 800 MHz y 2.6 GHz, en cambio las pruebas de 5G manejan frecuencias en las bandas de 26 y 38 GHz, además la velocidad de latencia es importante en la futura red 5G, se habla de que sería capaz de reducirla hasta valores cercanos al milisegundo, buscando mejorar los juegos online, manejo de videoconferencias, donde se necesita tener el menor retardo posible. Características 

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Se espera que 5G sea un sistema en el que su arquitectura e interfaz radio se adapten al tipo de aplicación, no será misma interfaz de radio para aplicaciones tipo Internet of Things que para Tactile Internet. Debe proporcionar una mayor capacidad con un menor coste. Internet de alta velocidad en aviones y AVE Dispositivos para vestir. Sensores para ciudades inteligentes. Expandir el uso de drones. Incrementar la eficiencia espectral de la interfaz de radio, cooperar con otras tecnologías de generaciones móviles anteriores, Wi-Fi, sistemas de retransmisión, además de incrementar el espectro electromagnético sobre el que opera el sistema, y por ultimo Densificar la red. Nuevas formas de onda (esquemas de modulación no ortoginales). Utilización de técnicas de MIMO masivo y soporte del acceso móvil en altas frecuencias (> 10 GHz). Sistemas de transmisión “full duplex”

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO FIE Nuevas formas de onda. Para 5G se está proponiendo y analizando distintas alternativas a OFDM, la eficiencia espectral se puede incrementar si se relajan los requisitos de sincronización temporal y se reduce o elimina el tamaño del prefijo cíclico. Esto implica una pérdida de ortogonalidad que debe ser compensada y puede suponer una mayor complejidad del receptor, para lo que existen distintas propuestas como:    

NOMA (Non Orthogonal Multiple Access), que utiliza el dominio de la potencia para separar a los ususarios. FBMC (Filter Bank Multi Carrier), emplea bancos de filtros para reducir las interferencias en canales adyacentes. Zero-tail DFT-S-OFDM, que sustituye el prefijo cíclico por ceros. SCMA (Sparse Code Multiple Access), UF-OFDM (Universal Filtered OFDM)

MIMO masivo Se basa en la utilización de un número muy elevado de antenas en las estaciones base, muy superior al de las posibles en los terminales, como son decenas o centenares de antenas en la estación base.  Se puede servir a varios usuarios simultáneamente utilizando los mismos recursos de radio.  Con esta tecnología se espera conseguir mayor capacidad, mayor fiabilidad y menor consumo de potencia.  En la actualidad hay prototipos que operan en bajas frecuencias (< 6 GHz). Comunicaciones full-duplex en 5G.    

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En los sistemas convencionales las dos direcciones de un enlace se separan en frecuencia o en tiempo. La razón por la que no se emplea simultáneamente la misma frecuencia es que la señal transmitida genera un nivel de interferencia muy elevado a la señal recibida. Se requiere implementar un sistema de cancelación de interferencia que, normalmente incorpora una etapa analógica y otra digital. La viabilidad de los sistemas full-duplex se ha comprobado en varios sistemas experimentales y estamos próximos a la disponibilidad de sistemas comerciales. o Sistemas repetidores que reutilizan las mismas frecuencias que en el acceso. Pero quedan todavía problemas por resolver, como las operaciones en canales móviles, soporte a MIMO. La tecnología puede tener otras aplicaciones como permitir la reducción de la separación en frecuencia entre transmisión y recepción en sistemas FDD.

Optimización de Ancho de Banda. La optimización se la piensa realizar bajo el aumento de la capacidad del ancho de banda, ya que se considera que se tendrá muchísimos nuevos dispositivos que da a notar que la capacidad será una de las mayores necesidades de la tecnología 5G, hay una estimación según analistas que deberá tener una potencialidad de 1000 veces mayor de lo que es actualmente. Un ejemplo muy tentador es el de cómo 5G podrá transformar nuestra vida es en el transporte; un mundo futuro en el que ninguno de nosotros necesite conducir.

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La detección de colisiones, la navegación en tiempo real, la gestión de tráfico remoto y sistemas de frenado automático son sólo algunas de las innovaciones que serán posibles gracias a la implementación de redes 5G.

Requisitos de las aplicaciones para 5G Se contemplan muchas aplicaciones para 5G, incluyen optimizaciones a casos de uso existentes de la 4G, hay nuevas y en surgimiento. El video de alta resolución (4k 8k), la Realidad Virtual (VR) y la Realidad Aumentada (AR) para juegos u otros fines, la Internet de las cosas (IoT), dispositivos de tipo wearable y aplicaciones críticas de misión para fines industriales y comerciales son aplicaciones muevas y en surgimiento respecto a 5G, para lo que tienen requisitos técnicos específicos abordados por el diseño adecuado de la interfaz o interfaces de radio 5G y el acceso a rangos de frecuencias apropiados, y muchos requisitos más que se resumen en la siguiente tabla. Requisitos potenciales de las diversas aplicaciones 5G que impactan sobre el diseño del enlace de radiocomunicaciones. Escenario de uso Aplicación Requisito de alto nivel. Video UHD (4k, 8k), video 3D Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad. (incluso servicios de radiodifusión) Baja latencia (video en tiempo real). Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad. Realidad virtual Ultra baja latencia Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta Realidad aumentada velocidad. Baja latencia Banda ancha Internet táctil Ultra baja latencia. móvil optimizada Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta Juegos en la nube velocidad. Baja latencia Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta velocidad. Vehicular (autos, buses, trenes, Rango corto a largo estaciones aéreas). Soporte para entornos desde bajo hasta alto Doppler. Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad. Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad. Automatización industrial Latencia baja a ultra baja Corto a largo alcance Operación de entornos congestionados. Enlaces de radiocomunicaciones de alta Comunicaciones confiabilidad. ultra confiables Aplicaciones críticas de misión Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad. como salud electrónica, entornos Latencia baja a ultra baja peligrosos, misiones de rescate. Rango corto a largo Operación de entornos congestionados. Penetración de suelos/obstáculos Enlaces de radiocomunicaciones de alta Vehículos sin conductor confiabilidad.

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Hogar Inteligente

Oficina Inteligente

Comunicaciones tipo maquinas masivas

Ciudad Inteligente

Redes de sensores (industrial, comercial)

Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad. Latencia baja a ultra baja Rango corto a largo Operación de entornos congestionados. Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento. Operación en entorno congestionado Penetración de obstáculos. Operación en entorno congestionado Penetración de obstáculos. Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad. Rango corto a largo Operación en entorno congestionado Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad Penetración de suelos/obstáculos. Rango corto a largo Operación en entorno congestionado Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento Penetración de suelos/obstáculos Redes en malla.

Implicancias potenciales vinculadas al espectro de los diversos requisitos para la 5G. Requisito de alto nivel Potenciales implicancias vinculadas al espectro. Enlaces de radiocomunicaciones de Anchos de banda de portadora ultra amplios, como 500MHz de ultra alta velocidad. fronthaul/backhaul de múltiples gigabits. Enlaces de radiocomunicaciones de Anchos de banda de portadora amplios, como 100MHz de alta velocidad. fronthaul/backhaul en gigabits. Soporte para entorno de bajo a alto Depende del requisito de velocidad de transmisión. Doppler. Latencia ultra baja Implicancias de corto rango Baja latencia Implicancias de rango medio-corto Severo impacto de la lluvia y otros efectos atmosféricos sobre la Enlaces de radiocomunicaciones de disponibilidad de enlaces en las frecuencias superiores, como las confiabilidad ultra alta ondas milimétricas para operaciones a la intemperie. Impacto de lluvia y otros efectos atmosféricos sobre la disponibilidad Enlaces de radiocomunicaciones de de enlaces en las frecuencias superiores, como ondas milimétricas alta confiabilidad para operaciones a la intemperie. Rango corto Frecuencias más altas; como ondas milimétricas Rango largo Frecuencias más bajas; como sub-3 GHz Penetración de suelos / obstáculos Frecuencias más bajas; como sub-1 GHz Entorno dominado por difracción en frecuencias más bajas Operación en entorno congestionado Entorno dominado por reflexión en frecuencias más altas Operación cerca de obstáculos en Canales de desvanecimiento (fading) con selección de frecuencias rápido movimiento Backhaul Inalámbrico distribuido de alta velocidad operando en o Redes en malla fuera de banda.

Estado de las propuestas públicas para las bandas de espectro 5G en el mundo. País Australia

China

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Estado / Rangos de frecuencias No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda el punto de la agenda WRC-19 para considerar bandas más altas entre las bandas móviles. Respalda el punto de la agenda WRC-19 – no se ha presentado una propuesta específica en esta etapa

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Notas El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. Rangos actuales expresados (mayo de 2015) 25-30,

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO FIE 40-50, 71-76, 81-86 GHz.

Finlandia

Japón

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda el punto de la agenda WRC-19 que busca espectro IMT entre 6 GHz y 100 GHz. No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda un nuevo punto de la agenda para considerar la identificación de bandas de frecuencia para IMT en rangos de frecuencia más altos para la WRC-19. No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda una agenda futura que dé soporte a espectro amplio y contiguo en las bandas de frecuencia de [6] a [60]/[100] GHz.

Corea

Suecia

Reino Unido

Estados Unidos

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda un nuevo punto de la agenda en el rango de 5925 MHz a 100 GHz entre las bandas móviles y fijas. Respalda un punto de la agenda futuro para ‘IMT por encima de 6 GHz’ centrado en bandas identificadas: 10.125-10.225 GHz / 10.475-10.575 GHz; 31.8-33.4 GHz; 40.5-43.5 GHz; 45.5-48.9 GHz; y 66-71 GHz. Los Estados Unidos han decidido proponer el estudio de los siguientes rangos de frecuencia para su consideración en la WRC-19. 27,5-29,5 GHz; 36-40,5 GHz; 47,2-50,2 GHz; 50,4-52,6 GHz y 59,3-71 GHz.

Propuesta elevada al CPG. El CPG de septiembre de 2015 concluirá las posturas regionales. El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. Expresión inicial de rangos (2014): 14, 28, 40, 48, 70, 80 GHz El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. Propuesta inicial al ITU-R WP5D en 2013: 13.4-14 GHz, 18.1-18.6 GHz, 27-29.5 GHz, 38-39.5 GHz. Propuesta elevada al CPG. El CPG de septiembre de 2015 concluirá las posturas regionales. Solicitando comentarios, Propuesta al CPG. El CPG de septiembre de 2015 concluirá las posturas regionales. FCC NOI solicitando comentarios sobre 24.25-24.45 GHz y 25.05-25.25 GHz, 27.5-28.35 GHz, 29.1-29.25 GHz y 31-31.3 GHz, 37.0-38.6 GHz, 38.6-40 GHz, 42.0-42.5 GHz, 57-64 GHz, 64-71 GHz, 71-76 GHz y 81-86 GHz.

Podemos concluir 5G aún está en una fase temprana de desarrollo, pero ya se conocen algunos de los usos futuros que tendrá, como se ha mostrado en esta recopilación. Se espera que cambie desde el transporte público hasta el funcionamiento de las fábricas, pues permitirá el uso de máquinas por control remoto a gran distancia. Estas son algunas de las cosas que podemos esperar de Internet que no dependerá de los cables, y en especial todo lo que engloba la nueva red móvil 5G.

FUENTES DE CONSULTA. 

http://www.elcomercio.com/tendencias/tecnologia-5g-rapidez-internet-conexion.html

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http://tecnologia.elpais.com/tecnologia/2015/06/14/actualidad/1434273798_099267.html

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http://www.cnnexpansion.com/tecnologia/2015/12/07/asi-sera-el-mundo-con-la-tecnologia-5g

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http://www.xataka.com/moviles/5g-asi-es-el-futuro-de-las-redes-moviles

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http://www.networks.imdea.org/es/actualidad/noticias/2014/redes-5g-revolucioncomunicaciones#sthash.W20qbgqu.dpuf



http://www.lne.es/vida-y-estilo/tecnologia/2014/10/23/redes-5g-siguiente-paso/1660595.html



http://www.digitaltecno.com/tecnologia-5g-movil-velocidad-cambios-y-caracteristicas/

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Ignacio Berberana Telefónica I+D, “La nueva interfaz radio 5G”, Jornada “Redes 5G: la revolución de las comunicaciones”, Cátedra Telefónica en la U. Carlos III de Madrid, 23 de octubre de 2014.

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4G américas, La voz de la 5G en las Américas, “Recomendaciones sobre el espectro para la 5G”, © Copyright 2015 4G Américas.

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