Há muita discussão, ouso dizer alvoroço, no mercado hoje relacionado ao movimento iminente em direção às redes móveis 5G. Como isso vai funcionar? Onde estabelecemos nossas expectativas? Onde vamos com o 5G? No post de hoje, vamos mergulhar profundamente no próximo mundo do 5G e separar os fatos da ficção.

O que é 5G?

Além do fato de ser a próxima geração de redes móveis que vem após o 4G, ninguém realmente sabe mais nada. Isso porque o 5G ainda não foi padronizado, e provavelmente não será por algum tempo. Mas nós somos um grupo altamente otimista, motivo pelo qual isto não tem impedido o nosso setor de prever—ou sonhar—com as melhorias de desempenho nesta próxima geração de infraestrutura de rede móvel.

Existem duas maneiras de ver o 5G: como uma visão guiada pelos serviços ou como uma visão guiada pela rede. Para a finalidade deste post, vamos nos concentrar na última.

Diferentes partes interessadas que operam no setor de redes sem fio—de vendedores de equipamentos até operadoras de redes móveis (MNOs) e analistas—têm visões amplamente variadas sobre as redes móveis 5G. Os seguintes são apenas alguns dos ganhos de desempenho esperados no horizonte da rede móvel:

  • Aumento de até 1000 vezes na largura de banda, por unidade de área
  • Até 100 vezes mais dispositivos conectados
  • Taxas de conexão de até 10Gbps para dispositivos móveis em campo
  • Uma disponibilidade de rede percebida de 99,999%
  • Uma cobertura de rede percebida de 100%
  • Máximo atraso de ida e volta total de 1ms (latência)
  • Redução de até 90% na utilização da energia da rede

Então, você pode ver, o 5G é muito mais do que apenas largura de banda aumentada; no entanto, é o que a maioria dos assinantes móveis desejam, dada a nossa afinidade contínua pelo vídeo móvel. Algumas dessas altas expectativas podem, em última instância, ser amenizadas, à medida que nos esforçamos para manter o desempenho essencial mantendo o equilíbrio dos custos, mas outras são mais agressivas. No entanto, temos que apontar alto para esta próxima geração de infraestrutura de rede crítica, certo? Temos que ousar sonhar em grande se quisermos alcançar grandes coisas.

"Grande" é um termo altamente subjetivo, difícil... não é?

Então, como você constrói uma rede compatível com 5G?

Como obtemos ganhos de desempenho ousados em velocidade, latência e cobertura? Ao arquitetar uma rede heterogênea (ou HetNet, como é comumente chamada) composta por diferentes tipos de células, incluindo células WiFi, células pequenas e as veneráveis células macro. É a utilização inteligente desses tipos de células, sempre e onde elas fazem sentido técnico e econômico, o que resultará em uma arquitetura de rede móvel 5G altamente flexível e otimizada para ganhos de desempenho significativos em geral.

A evolução em relação às redes 5G afetará toda a infraestrutura de rede de ponta a ponta, da virtualização da RAN (Radio Access Network - Rede de acesso de rádio) e do EPC (Evolved Packet Core), até a atualização das interfaces de rádio e ar, para segmentos que interconectam redes baseadas no ar com redes baseadas na terra—o MBH (Mobile Backhaul Network). A capacidade, a disponibilidade e os ganhos significativos de desempenho de latência esperados do 5G serão, por último, impostos às redes MBH em graus variados.

 

Como essas exigências de capacidade serão abordadas?

O crescimento nas demandas de capacidade será abordado aproveitando taxas Ethernet de 1GbE a 100GbE (e 400GbE dentro de alguns anos), onde a taxa escolhida dependerá das demandas de tráfego projetadas de cada célula WiFi, pequena ou macro ou o nó central que agrega tráfego de um grupo de sites de células diferentes. O último conduzirá significativamente mais tráfego para a rede central até os gigantescos data centers que hospedam o conteúdo acessado.

O crescimento da largura de banda da rede principal será abordado aproveitando taxas de DWDM coerentes de 100G, 200G e além, o que já é o caso hoje com a adoção aumentada da 4G. Em suma, os aumentos nas velocidades de acesso impulsionam toda a rede global.

Com o aproveitamento de recursos de proteção e redundância, já implantados na maioria das redes de provedores de serviços, é possível alcançar alta disponibilidade. As opções de proteção de rede, como os anéis Ethernet G.8032, permitem que as operadoras de rede garantam redes de agregação/núcleo altamente disponíveis.

Redundâncias de equipamentos e energia, como fontes de alimentação duplas e backups de bateria/gerador, garantem que os próprios nós de rede estejam altamente disponíveis. A inteligência da rede irá rotear ou comutar falhas e/ou nós congestionados, de modo que os usuários móveis - homem ou máquina - percebam a disponibilidade constante da rede, mesmo quando ocorram falhas inevitáveis. Os métodos de software, como os microsserviços, também permitirão redes móveis 5G mais confiáveis e escaláveis.

Podemos ter uma latência de 1ms com 5G?

A latência das redes 5G deverá ser até cinco vezes menor do que as redes 4G, com um alvo de latência máximo de 1ms, ainda sob discussão. Com base no que conhecemos hoje, existem leis fundamentais da física que não podem ser quebradas, como a velocidade da luz. Devido às propriedades intrínsecas do núcleo da fibra ótica, a luz se propaga dentro de uma fibra ótica cerca de um terço mais lenta do que no vácuo.

O MBH sem fio é um meio de comunicação baseado no ar, e por tanto, mais rápido, porém é muito mais limitado em termos de capacidade, alcance e disponibilidade. Independentemente disso, o backhaul sem fio tem absolutamente e continuará tendo seu lugar na maioria das redes MNO. Não se trata de escolher entre MBH baseado em ótica ou MBH sem fio, pois ambos serão necessários para o futuro.

Para colocar as coisas em perspectiva, a interconectividade deve ocorrer a 1 km do usuário móvel para que o atraso do serviço móvel seja de 1ms; para alcançar essa latência, outras técnicas de não-rede também devem ser usadas. O Mobile Edge Computing promove a localização de TI e capacidades de computação em nuvem associadas diretamente no próprio RAN. Ao localizar o conteúdo, os serviços, as aplicações e as funções o mais próximo possível dos usuários móveis, melhorias significativas na latência, são alcançadas.

No entanto, dados os enormes investimentos necessários para redesenhar redes móveis existentes, alguns estão começando a se perguntar se o alvo de latência de 1ms realmente se tornará uma parte do padrão 5G, se será um pouco menos estricto, ou se até mesmo será omitido por completo. Só o tempo dirá; contudo uma latência alvo inferior do que a 4G provavelmente permanecerá, padronizada ou não, porque a menor latência permite novos serviços e fluxos de receita associados, juntamente com a cobiçada diferenciação de MNO.

O que significa tudo isso?

Embora ainda continue a discussão de como será exatamente a nova rede 5G, o futuro da mesma mudará tudo em termos de desempenho da rede e ativação de uma quantidade incrível de novos serviços. A maioria dos novos serviços inovadores prometidos ainda nem sequer foram sonhados!

Serão as redes MBH essenciais capazes de lidar com os objetivos de desempenho esperados, sejam eles quais forem? Penso que sim, como eu acredito firmemente que a melhor forma de conseguir um objetivo, aparentemente impossível, é dizer à comunidade de P&D que não conseguirá alcançá-lo, em seguida recue e deixe a natureza humana assumir o controle.

Quem teria pensado há algumas décadas que tudo o conhecimento da humanidade ficaria prontamente disponível na palma da sua mão? Nesta nova era, já não vamos mais para a biblioteca; a biblioteca vem até nós. Não é de se surpreender que o 5G mudará tudo e, se bem o aspecto exato da rede ainda é um mistério, o fato de que os engenheiros assumam o desafio de fazer o 5G uma realidade, não o é.

Referencias: Understanding 5G - Perspectives on Future Technological Advancements in Mobile, Dezembro de 2014 (GSMA Intelligence)