Investigación documental y de campo
¿Qué es la tecnología 5G?
Tomás Téllez Saldivar
Septiembre, 2017
Contenido
En los últimos 200 años, nuestras formas
de comunicarnos han evolucionado rápidamente, desde las cartas, el telégrafo,
el teléfono fijo, móvil y las redes sociales que funcionan hoy en día gracias
al internet. Cada “novedad” en su época fue innovador y se creía satisfacían plenamente
las necesidades de comunicación de los seres humanos, pero solamente duraba el
tiempo necesario hasta que la próxima innovación o invento llegue a las masas y
en cuestión de pocos años la tecnología se consideraba obsoleta. (Perea Tamayo,
2014)
Las
telecomunicaciones de voz con tecnología fija, están presentes en nuestras
vidas desde su aparición en 1876, cuando Antonio Meucci instaló un teléfono
básico entre su oficina y la habitación de su esposa quién estaba enferma y no
podía caminar. Aunque hasta hace muy poco se atribuía el invento a Alexander
Graham Bell quién patentó el invento en extrañas circunstancias. Recién en el 2002,
el Congreso de los Estados Unidos de América reconoció como inventor del
teléfono a Antonio Meucci. (Barrejo N, Carrión B, & Tenecora M, 2016)
Sin
lugar a dudas la tecnología en telecomunicaciones es la industria que más se ha
desarrollado en los últimos 30 años, ya que hemos visto evolucionar nuestra
forma de comunicarnos pasando de la telefonía local (que por muchas décadas
dominó las telecomunicaciones) a la telefonía celular, misma que ya no solo es
capaz de ofrecernos intercomunicación a través de la voz sino que ahora la
humanidad es capaz de enviar mensajes, recibir y transmitir datos y conectarse
a la internet a través de dispositivos que no dependen de cables para la
trasmisión de datos.
Con
el paso de los años hemos pasado de usar el teléfono celular para llamar a
nuestros seres queridos, compañeros de trabajo o estudio, etc., a llevar en el
nuestra oficina móvil, nuestra agenda, nuestro reproductor de música, cámara
fotográfica, despertador, etc. en un solo dispositivo, esto mismo nos ha
formado una dependencia casi absoluta hacia él, y es aquí donde surge la
pregunta ¿Es indispensable un teléfono celular para una persona?
Hace tal vez 10 años la respuesta habría sido
que no, ya que las redes sociales apenas comenzaban a ser populares, el
teléfono solo lo utilizábamos por comodidad de comunicarnos en cualquier lugar,
el internet era casi un sueño poderlo tener en nuestro teléfono, sin embargo al
día de hoy vemos que cada integrante de la familia posee un dispositivo, el
cual es más que un objeto simple de comodidad ya que con el cada persona hace
un pequeño mundo interno, en donde se informa de lo que pasa en el mundo, en su
comunidad, o con su familia, aquí almacena recuerdos, música, videos y un sin
número de información e historias.
Y
para que todo esto funcione, todos estos equipos necesitan estar conectados a
una red que garantice que todas estas historias, preferencias, llamadas,
interacciones con los demás, puedan ser trasmitidas en tiempo real y es aquí de
donde partimos para darnos cuenta de la importancia de la tecnología que hace posible toda esta magia.
Para
la realización de esta investigación fue necesario recolectar bibliografías
actualizadas en el área de las telecomunicaciones, en donde se incluyeron
tesis, publicaciones de revistas, libros, páginas web, mismas que contenían
antecedentes históricos sobre el tema de la evolución de la tecnología celular
y los avances en investigación en el mismo campo para darnos una idea de cómo
serán las telecomunicaciones en un futuro no muy lejano.
Se
contó con el valioso apoyo de personal de la empresa Gateway Telecomunicaciones
S.V. de C.V. quien nos proporcionó información en campo acerca del amplio mundo
de las redes de comunicación inalámbricas. Apoyándonos respondiendo a nuestras
preguntas y ampliando nuestro interés para profundizar sobre este campo.
Una
vez recopilada la información bibliográfica y de campo se resolvieron las
cuestiones principales del tema pero a la vez surgieron inquietudes por lo que
se decidió profundizar en informes menos técnicos pero más populares acerca de
la percepción del mundo ante la evolución de la tecnología inalámbrica y el impacto
que tiene en la actualidad y las metas que se desean alcanzar en un futuro.
En
los últimos años se ha verificado la proliferación de redes inalámbricas. Esto
se debe a varias razones, como el estilo de vida actual, la necesidad de mantener
conectividad a redes locales o Internet de forma constante, el soporte a la
movilidad, mayor flexibilidad, etc.
La
aparición de las redes inalámbricas ofrece muchas ventajas además de las
referidas anteriormente. Entre ellas está la compatibilidad con las redes
cableadas ya existentes, la facilidad de instalación, la reducción en los
costes, la sencillez de administración, su escalabilidad, la capacidad de
atravesar barreras físicas, etc. Pero su existencia no es fruto de un trabajo
ni mucho menos sencillo, para comprender como hemos llegado hasta las redes
WI-FI actuales, será mejor que vayamos al origen de las comunicaciones sin
cable.
Para
hablar de la historia de las redes inalámbricas nos remontaremos 1880, en este
año, Graham Bell y Summer Tainter inventaron el primer aparato de comunicación
sin cables, el fotófono. El fotófono permitía la transmisión del sonido por
medio de una emisión de luz, pero no tuvo mucho éxito debido a que por aquel
entonces todavía no se distribuía la electricidad y las primeras bombillas se
habían inventado un año antes. (Lidia, 2010)
En
1888 el físico alemán Rudolf Hertz realizó la primera transmisión sin cables
con ondas electromagnéticas mediante un oscilador que usó como emisor y un
resonador que hacía el papel de receptor. Seis años después, las ondas de radio
ya eran un medio de comunicación. En 1899 Guillermo Marconi consiguió
establecer comunicaciones inalámbricas a través del canal de la Mancha, entre
Dover y Wilmereux y, en 1907, se transmitían los primeros mensajes completos a
través del Atlántico. Durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron
importantes avances en este campo.
No fue hasta 1971 cuando un grupo de investigadores bajo la dirección de
Norman Abramson, en la Universidad de Hawaii, crearon el primer sistema de
conmutación de paquetes mediante una red de comunicación por radio, dicha red
se llamó ALOHA. Ésta es la primera red de área local inalámbrica (WLAN), estaba
formada por 7 computadoras situadas en distintas islas que se podían comunicar
con un ordenador central al cual pedían que realizara cálculos. Uno de los
primeros problemas que tuvieron y que tiene todo nuevo tipo de red inventada
fue el control de acceso al medio (MAC), es decir, el protocolo a seguir para
evitar que las distintas estaciones solapen sus mensajes entre sí. En un
principio se solucionó haciendo que la estación central emitiera una señal
intermitente en una frecuencia distinta a la del resto de computadoras mientras
estuviera libre, de tal forma que cuando una de las otras estaciones se
disponía a transmitir, antes “escuchaba” y se cercioraba de que la central
estaba emitiendo dicha señal para entonces enviar su mensaje, esto se conoce
como CSMA (Carrier Sense Multiple Access). (Lidia, 2010)
La forma de trabajar de las redes a grosso modo es la siguiente:
Como ya hemos visto se utilizan ondas electromagnéticas para transportar
información de un punto a otro, para este objetivo se hace uso de ondas
portadoras. Estas ondas son de una frecuencia mucho más alta que la onda moduladora
(la señal que contiene la información a transmitir). La onda moduladora se
acopla con la portadora, a esto se llama modulación, surgiendo una señal de
radio que ocupa más de una frecuencia (un ancho de banda) debido a que la
frecuencia de la primera se acopla a la de la segunda. Gracias a esto pueden
existir varias portadoras simultáneamente en el mismo espacio sin interferirse,
siempre y cuando se transmitan en diferentes frecuencias. Otra ventaja de la
modulación mediante ondas portadoras es la mayor facilidad en la transmisión de
la información. Resulta más barato transmitir una señal de frecuencia alta
(como es la modulada) y el alcance es mayor. El receptor se sintoniza para
seleccionar una frecuencia de radio y rechazar las demás, tras esto demodulará
la señal para obtener los datos originales, es decir, la onda moduladora. Como
curiosidad, el dispositivo electrónico encargado de esta tarea se llama módem
debido a que modula y demodula. (Lidia, 2010)
Si bien es cierto que la tecnología móvil está con nosotros desde la
década de los ’70, ha sufrido cambios fundamentales que hacen que la que hoy
conocemos no tenga mucho de la original.
Así es, en los 40 años que lleva ha sufrido una importante evolución,
mayormente transparente para nosotros, los usuarios.
Los cambios tecnológicos nos han pasado bastante desapercibidos, excepto
por la reducción de los costes del servicio, por el significativo incremento de
sus funcionalidades y por el cambio de las siglas: 1G, 2G, 3G, 4G, …
La primera generación de telefonía móvil estaba basada en un
conjunto de celdas o células interconectadas, que daban servicio a los
dispositivos que se encontraban dentro de su amplia zona de cobertura. De ahí
el nombre con el que se los conoció inicialmente, “celulares”.
No todas las redes estaban basadas en los mismos protocolos, dependían
bastante de sus fabricantes, no era fácil interconectarlas ni utilizar los
mismos terminales en distintas redes.
La calidad de la voz era relativa, la capacidad para transmitir datos
era baja (del orden de los Kilo bits por segundo), las baterías duraban pocas
horas; pero aún así, el servicio de telefonía móvil despegó y alcanzó cerca de
20 millones de usuarios en 1990.
La principal característica de la
segunda generación es la transición a la tecnología digital.
A principios de los ’90 se introducen
las primeras redes basadas en un protocolo estándar que tenía como principales
objetivos la interconexión de las redes y la posibilidad de conectarse a ellas
con un mismo terminal, apareciendo el primer concepto de roaming.
Este protocolo es nuestro conocido GSM
(Groupe Spécial Mobile o Global System for Mobile Communications).
También trajo otras ventajas como una
mejor calidad de voz, mayor velocidad para transmitir datos, transmisión de
faxes y los famosos SMS.
Con esta segunda generación, los servicios
de telefonía móvil se vuelven populares.
Una posterior mejora permitió la
transmisión de datos a mayor velocidad (56 kilo bits por segundo), el
intercambio de imágenes y la posibilidad de navegar por Internet. Esta mejora
se debe a la implantación de la tecnología GPRS (General Packet Radio Service)
sobre las redes existentes y favorece la aparición de las “Blackberries” y de
los primeros “smartphones”. (MasMovil, 2014)
Esta nueva generación es una clara
evolución de la anterior y mantiene uno de sus principios básicos: un estándar
sobre el que continuar los desarrollos.
Se mejora la potencia de las antenas,
permitiendo más conexiones, mayor calidad de voz y mayor velocidad para
transferir datos, alcanzándose hasta 2 Mega bits por segundo bajo condiciones
determinadas.
Esa mayor velocidad contribuyó a la
aparición de aplicaciones de audio, imágenes, comunicaciones y vídeo en tiempo
real, aunque a veces limitadas por la capacidad de la red o de las antenas a
través de las que se conecta el móvil.
Se facilita la movilidad dentro de la
zona de cobertura de un Operador, pero también entre distintos Operadores y
países, ampliándose el roaming de voz y mensajes para incluir la transferencia
de datos.
Su integración con Internet, mediante el
uso de protocolos comunes (IP / TCP-IP), le permitió mantener la velocidad de
crecimiento de los servicios móviles.
4G, ALTA VELOCIDAD
La evolución continúa y se introducen
mejoras en las antenas, en su capacidad, cobertura y calidad de señal.
Esto ya lo vemos como una mejora en la
velocidad para transferir datos. La velocidad de conexión a Internet empieza a
ser comparable con la de una fibra óptica. Podemos navegar utilizando
dispositivos móviles a velocidades de hasta 20 Mega bits por segundo. Podemos
ver películas o partidos de fútbol en tiempo real, es decir mientras se están
jugando y con una calidad muy comparable con la que podríamos verlos en nuestro
televisor. (MasMovil, 2014)
5G es la próxima generación que está por
venir, y se trata de un ecosistema concebido para la integración total y masiva
de dispositivos (IoT). Existe una ruta planificada y se espera la puesta en
producción en el año 2020. Tanto 3GPP y la ITU-R están trabajando con los
estándares para 5G que se han denominado 5G evolution y IMT – 2020,
respectivamente.
Se espera que la quinta generación de la
tecnología brinde una capacidad masiva de tráfico, con las más altas
velocidades, uso eficiente del espectro y nuevos rangos de espectro, para una
densidad masiva de usuarios. Otra de las expectativas es que se pueda contar
con soporte para misiones críticas con una muy baja latencia, alta
confiabilidad, disponibilidad y seguridad.
Esta generación dará el soporte para
implementar el internet de las cosas IoT (Internet of Things), para
interconectar millones de dispositivos entre sí, con optimización en el uso de
energía requerida por un lado y con un mejoramiento en la calidad y tiempo de
vida de las baterías de los dispositivos por otro.
¿Por qué es tan importante el IoT?
El
impacto económico de las telecomunicaciones incluye su aporte en distintas
áreas, tales como la productividad, el emprendimiento e innovación, el empleo y
la reducción de la pobreza, lo que en definitiva se traduce en un mayor
crecimiento económico. (Jiménez S
& Lira G, 2014)
Los seres humanos evolucionan porque se
comunican. Por ejemplo, después de haber descubierto el fuego y de haberlo
compartido, ya no hacía falta redescubrirlo: solo había que comunicarlo. Un
ejemplo más moderno sería el descubrimiento de la estructura helicoidal del
ADN, moléculas que transportan información genética de una generación a la
siguiente. Una vez que el artículo de James Watson y Francis Crick apareció en
una publicación científica en abril de 1953, las disciplinas de la medicina y
la genética pudieron tomar esta información y avanzar desde allí a pasos
agigantados.
Este principio de compartir información
y aprovechar los descubrimientos se puede comprender mejor si se analiza la
manera en que los seres humanos procesan los datos. Desde la base hasta la
cúspide, las capas de la pirámide incluyen datos, información, conocimiento y
sabiduría. Los datos representan la materia prima que se procesa para obtener
información. Los datos individuales por sí mismos no son muy útiles, pero en
volúmenes permiten identificar tendencias y patrones. Esta y otras fuentes de
información se unen para conformar el conocimiento. En su sentido más básico,
el conocimiento es la información de la que alguien es consciente. Luego, la
sabiduría nace de la combinación de conocimiento y experiencia. En tanto que el
conocimiento cambia con el tiempo, la sabiduría es atemporal, y todo comienza
con la adquisición de datos.
Existe una tendencia mundial denominada
el Internet de las cosas (IoT) el cual constituye la siguiente fase del
internet en el mundo, Este es un concepto que se refiere a la interconexión
digital de objetos cotidianos con Internet. Por ejemplo, libros,
refrigeradores, lámparas, botiquines, partes automotrices, entre otros, podrían
estar conectados a Internet y equipados con dispositivos de identificación, por
lo que se podrían manejar de una manera más simple y desde cualquier lugar. (Jiménez S & Lira G, 2014)
Internet de las cosas lo cambiará todo,
incluso a nosotros mismos. Si bien puede parecer una declaración arriesgada,
hay que tener en cuenta el impacto que Internet ha tenido sobre la educación,
la comunicación, las empresas, la ciencia, el gobierno y la humanidad.
Claramente Internet es una de las creaciones más importantes y poderosas de
toda la historia de la humanidad.
Ahora debemos tener en cuenta que IoT
representa la próxima evolución de Internet, que será un enorme salto en su
capacidad para reunir, analizar y distribuir datos que podemos convertir en
información, conocimiento y en última instancia, sabiduría. En este contexto,
IoT se vuelve inmensamente importante.
La
población mundial está envejeciendo. De hecho, para mediados de siglo alrededor
de mil millones de personas mayores de 65 años de edad estarán clasificadas
como en “edad no laboral”. IoT puede mejorar significativamente la
calidad de vida para el creciente número de personas mayores. Por ejemplo,
imagine un dispositivo pequeño y portátil que detecte los signos vitales de una
persona y envíe una alerta a un profesional de la atención médica cuando se
alcance un umbral determinado o que pueda percibir si una persona se ha caído y
no puede levantarse.
Es
decir que sus aplicaciones serán desde lo más cotidiano, (interconectar
aparatos domésticos, monitorear en tiempo real y sin interrupción nuestra casa
u oficina, conocer la ubicación exacta de vehículos o personas, hasta
aplicaciones más complejas que requieren un ancho de banda grande y una
estabilidad en la transmisión de la misma como por ejemplo, la operación de
automóviles autónomos los cuales requieren la descarga inmediata de información
para su operatividad.
Si bien es cierto que actualmente la mayoría
de los dispositivos en el mundo no han migrado de la tecnología 3G a la 4G
(LTE), ya en países desarrollados como China, Corea, entre otros ya han dado a
conocer que se encuentran investigando esta tecnología, obteniendo resultados
sorprendentes los cuales indican que para el año 2020 puedan hacer posible la
implementación a nivel comercial.
Los
sistemas 5G deben soportar escenarios de alta movilidad (ejemplo aviones y
trenes de alta velocidad) así como también escenarios de baja movilidad, se
espera que para el año 2020 existan 100 mil millones de dispositivos
conectados, hecho que motiva a empresas como Huawei Technogies, Samsung,
entre las más destacadas en el tema, a invertir grandes sumas en investigación
para garantizar en un futuro una velocidad de transferencia de datos superior a
los 10Gbps, con tiempos de respuesta extremadamente cortos. (Perea Tamayo,
2014)
Debido
al desarrollo de la tecnología se está dando un aumento muy rápido de la
demanda de alta velocidad para muchas aplicaciones, por ejemplo, en las
transmisiones de videos, se estima que para el 2020 el tráfico de datos será 10
veces mayor al actual, así también el incremento de transmisión de video en
Alta Definición (HD), también las transmisiones en realidad aumentada se
comenzaran a establecer, siendo la cantidad de datos muy elevada misma que con
la tecnología 4G sería casi imposible darla. (Barrejo N, Carrión B, &
Tenecora M, 2016)
La
idea de crear ya no solo casas, ni edificios, sino ciudades inteligentes, hace
necesario la aplicación de la tecnología 5G y así lograr una automatización de
todos los servicios y enlaces entre todas las partes que las compongan.
5G
no cambiara la forma en como nos comunicamos pero si aumentara 10 veces
velocidad en la que lo haremos, tal
comunicación tendrá latencia sumamente baja, la cual prácticamente será
imperceptible para el humano, esta tecnología también dará impulso económico
esto por aumentar la productividad, dar facilidades para el emprendimiento e
innovación, crear nuevos empleos y reducir la pobreza.
La
tendencia mundial ha apuntado hacia el tráfico masivo de datos y hacia un
Internet presente en todo ámbito de nuestras vidas. Las telecomunicaciones han
sido y seguirán siendo un factor clave para la prosperidad del mundo y de
nuestro país, por lo que debe ocupar un lugar mucho más prioritario en la
agenda pública del futuro.
Bibliografía
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