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5G

Logotipo 3GPP para 5G 5G es la quinta y actual generación de tecnología de red celular y la sucesora de 4G . En el uso comercial común, el término se refiere principalmente a la...

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Logotipo 3GPP para 5G

5G es la quinta y actual generación de tecnología de red celular y la sucesora de 4G . En el uso comercial común, el término se refiere principalmente a las redes móviles basadas en el sistema 5G del 3rd Generation Partnership Project (3GPP) y su interfaz aérea New Radio (NR), que se especificaron por primera vez en 3GPP Release 15. [ 1 ] 5G se desarrolló para cumplir con el marco IMT-2020 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones para sistemas móviles de quinta generación. [ 2 ] Los despliegues comerciales a gran escala comenzaron en 2019, incluido el despliegue nacional de 5G de Corea del Sur. [ 3 ] Las redes 5G pueden desplegarse en modo no autónomo, utilizando la infraestructura de red central LTE existente, o en modo autónomo con un núcleo 5G dedicado.

Al igual que los sistemas celulares anteriores, las redes 5G dividen las áreas de servicio en zonas más pequeñas llamadas celdas , que son atendidas por estaciones base fijas . Los dispositivos compatibles se conectan por radio a las estaciones base locales, que están vinculadas a la red central del operador y a redes externas como Internet a través de conexiones de retorno . La tecnología 5G puede implementarse utilizando el espectro radioeléctrico de banda baja, banda media y banda alta , y la cobertura y el rendimiento dependen en gran medida de las frecuencias utilizadas, el diseño de la red, la congestión y las capacidades de los dispositivos. [ 4 ]

En comparación con 4G, 5G está diseñado para proporcionar velocidades de datos más altas, mayor capacidad de red, menor latencia , soporte mejorado para despliegues densos de dispositivos y una gestión de red más flexible. Para la evaluación de la interfaz de radio IMT-2020, la UIT especificó requisitos de velocidad de datos máxima de 20 Gbit/s de enlace descendente y 10 Gbit/s de enlace ascendente en condiciones ideales, así como objetivos de latencia y densidad de conexión para banda ancha móvil mejorada, comunicaciones ultra confiables de baja latencia y comunicaciones masivas de tipo máquina. [ 2 ] Las velocidades reales del usuario suelen ser mucho más bajas que los valores máximos y varían según el operador, la ubicación, la banda de espectro, la calidad de la señal y la carga de la red.

Primer plano de antenas y unidades de radio en una torre monoposte.
Un emplazamiento de telefonía móvil 5G que utiliza equipos de Ericsson en Estados Unidos.

La tecnología 5G se utiliza para banda ancha móvil, acceso inalámbrico fijo , redes privadas e industriales y comunicaciones máquina a máquina. Sus estándares admiten funciones como segmentación de red , computación perimetral , redes no públicas y servicios de baja latencia y alta fiabilidad, aunque estas capacidades no están presentes en todas las implementaciones. El despliegue de 5G ha requerido nuevas asignaciones de espectro y actualizaciones de la infraestructura de acceso radioeléctrico, transporte y red central. También ha planteado cuestiones relacionadas con el coste de la implementación, el consumo energético, la seguridad de los proveedores y las afirmaciones públicas sobre los efectos de la radiofrecuencia en la salud. La tecnología 5G se está desplegando junto con las redes 4G y se espera que coexista con ellas durante muchos años.

Historia

Estándares de redes celulares y cronograma de generación

Primeras investigaciones (2008-2012)

En 2008, la NASA y la Machine-to-Machine Intelligence Corporation (M2Mi) llevaron a cabo estudios de comunicación por nanosatélites que influyeron en los primeros conceptos de redes de próxima generación. [ 5 ]

En 2012, la Universidad de Nueva York estableció NYU Wireless, un centro de investigación centrado en la comunicación de ondas milimétricas . Ese mismo año, la Universidad de Surrey fundó el Centro de Innovación 5G, financiado con 35 millones de libras esterlinas provenientes de socios públicos e industriales, entre ellos Huawei y Samsung . [ 6 ] También en 2012, la Unión Europea lanzó el proyecto METIS (Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty Information Society) para alinear la investigación emergente en redes con la estandarización internacional. [ 7 ]

Estandarización y ensayos iniciales (2013-2018)

En 2013, el Grupo de Trabajo 5D de la UIT-R comenzó los estudios sobre IMT-2020 , posteriormente formalizado como el estándar 5G. [ 8 ]

Durante el mismo período, importantes empresas como Samsung Electronics , NTT Docomo y Huawei realizaron pruebas iniciales. Samsung probó un prototipo que alcanzó más de 1 Gbit/s a lo largo de 2 km utilizando antenas MIMO 8 × 8. [ 9 ] NTT Docomo recibió un premio gubernamental en CEATEC por el desarrollo de redes de alta velocidad, [ 10 ] mientras que Huawei anunció un programa de US$600 millones para avanzar en la tecnología de redes móviles. [ 11 ]

Lanzamiento comercial (2019-2021)

El 3 de abril de 2019, Corea del Sur lanzó su red nacional, el primer despliegue comercial completo. [ 12 ] Horas después, Verizon comenzó un servicio limitado en algunas ciudades de Estados Unidos. [ 13 ] En junio de 2019, Globe Telecom presentó la primera red de próxima generación de Filipinas, [ 14 ] y en diciembre de 2019, AT&T lanzó un servicio para consumidores en Estados Unidos que se expandió a nivel nacional durante 2020. [ 15 ]

El despliegue comercial de 5G se expandió rápidamente a lo largo de 2020. Más allá de las redes móviles públicas, también se adoptó en sistemas industriales y empresariales privados, incluyendo la operación en espectro no licenciado (NR-U) y redes no públicas licenciadas (NPN). [ 16 ] Las redes privadas de 5G se volvieron importantes para la automatización de la Industria 4.0 y la fabricación inteligente. [ 17 ] Los primeros despliegues utilizaron el modo no autónomo (NSA) —con núcleos 4G— antes de que las redes transitaran al modo autónomo (SA) con núcleos 5G dedicados. [ 18 ]

El despliegue de Corea del Sur en 2019 utilizó equipos de Samsung , Ericsson y Nokia ; LG U Plus también desplegó hardware de Huawei . [ 19 ] Samsung suministró la mayoría de los aproximadamente 86 000 sitios, mientras que SK Telecom , KT Corporation y LG U Plus concentraron la cobertura en las principales ciudades utilizando la  banda de 3,5 GHz bajo operación de la NSA. Las velocidades de descarga reportadas promediaron entre 200 y 400 Mbit/s , y las suscripciones crecieron de aproximadamente 260 000 a 4,7 millones durante 2019. [ 20 ]  

Tras estos despliegues iniciales, T-Mobile US lanzó la primera red autónoma a nivel nacional en 2020. [ 21 ] Ericsson proyectó que para mediados de la década de 2020, las redes 5G alcanzarían aproximadamente el 65 por ciento de la población mundial. [ 22 ]

Entre los principales proveedores de sistemas de radio y núcleo 5G se encontraban Altiostar , Cisco Systems , Datang Telecom/Fiberhome , Ericsson , Huawei , Nokia , Qualcomm , Samsung y ZTE . Se estimaba que Huawei controlaría alrededor del 70 por ciento de las estaciones base 5G globales para 2023. [ 23 ]

Novedades recientes (2022-presente)

Para 2022, las velocidades de red en muchas regiones se habían estabilizado y los operadores comenzaron a probar actualizaciones de 5.5G para mejorar la capacidad y la latencia. [ 24 ] A principios de la década de 2020, las redes comerciales 5G a gran escala estaban activas en la mayoría de los mercados desarrollados y el despliegue en las regiones en desarrollo seguía acelerándose. [ 25 ] [ 26 ]

Tecnologías

Células pequeñas

Las celdas pequeñas son nodos de radio de baja potencia que extienden la capacidad de la red en áreas densamente pobladas o interiores. Operan a distancias cortas, generalmente de unas pocas decenas a unos pocos cientos de metros, y se utilizan para mantener la cobertura de las señales de ondas milimétricas. [ 27 ]

MIMO masivo

Los sistemas masivos de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO) utilizan grandes conjuntos de antenas para aumentar la capacidad y la eficiencia espectral. Extienden el MIMO convencional al atender a múltiples usuarios simultáneamente y dirigir las señales hacia ellos para reducir la interferencia. [ 28 ]

formación de haces

La formación de haces dirige la energía de radio hacia usuarios específicos. En la formación de haces analógica, las salidas de las antenas se combinan para concentrar la potencia de la señal en una dirección. La formación de haces digital transmite flujos de datos a través de múltiples capas para mejorar la intensidad y la fiabilidad de la señal. [ 29 ]

Acceso múltiple no ortogonal (NOMA)

El acceso múltiple no ortogonal asigna diferentes niveles de potencia a los usuarios que comparten los mismos recursos de frecuencia para mejorar la eficiencia espectral. [ 30 ]

Codificación de canal

5G NR utiliza códigos polares para los canales de control y códigos de verificación de paridad de baja densidad (LDPC) para los canales de datos, reemplazando los códigos turbo utilizados en 4G. [ 31 ]

Investigación en energía inalámbrica

Se ha investigado el uso de redes 5G mmWave para la transferencia inalámbrica de energía . Los estudios que utilizan longitudes de onda entre 1 mm y 10 mm siguen siendo experimentales. [ 32 ]

Arquitectura de red central

El núcleo 5G (5GC) es un sistema definido por software y orientado a servicios que separa los planos de control y de usuario, y permite una implementación flexible. Reemplaza el núcleo de paquetes evolucionado 4G con funciones de red modulares basadas en software.

Redes definidas por software y virtualización

Las redes definidas por software (SDN) y la virtualización de funciones de red (NFV) permiten la configuración, el escalado y la gestión de redes mediante software. Junto con la segmentación de red, estas tecnologías dan soporte a aplicaciones como el Internet de las cosas, los vehículos conectados y la automatización industrial. [ 33 ]

Arquitectura basada en servicios (SBA)

La arquitectura basada en servicios (SBA) integra los principios de SDN y NFV y reemplaza el marco EPC 4G con funciones de red modulares que se comunican a través de API RESTful . Cada función se registra con una función de repositorio de red (NRF), lo que permite la escalabilidad independiente y la interoperabilidad. [ 34 ]

Funciones de red principales

Cada función de red desempeña un rol definido dentro del núcleo 5G, reemplazando o extendiendo elementos del EPC 4G. [ 35 ]

Componentes de soporte

Los componentes adicionales gestionan la itinerancia y la conectividad entre redes:

  • Función de interoperabilidad no perteneciente a 3GPP (N3IWF)
  • Proxy de protección perimetral de seguridad (SEPP)
  • Función de puerta de enlace no 3GPP de confianza (TNGF)
  • Función de interconexión WLAN de confianza (TWIF)
  • Función de puerta de enlace de acceso por cable (W-AGF)

Bandas de frecuencia y cobertura

Las redes 5G utilizan múltiples partes del espectro radioeléctrico . Operan en tres rangos de frecuencia principales: bandas bajas, medias y altas, que equilibran de manera diferente la velocidad, la cobertura y la calidad de la señal. [ 36 ]

Entre 2016 y 2019, los reguladores de muchas regiones, incluidos Estados Unidos y la Unión Europea, reasignaron grandes secciones del espectro para 5G mediante subastas y nuevas normas de licenciamiento. [ 37 ] Para 2019, más de 50 países habían asignado o planeaban asignar frecuencias 5G. [ 38 ] En la versión 16 de 3GPP , el estándar agregó 5G NR-U, lo que permite operar tanto en espectro no licenciado como licenciado. [ 39 ]

Rangos de frecuencia

La interfaz 5G New Radio (NR) define dos rangos operativos principales:

  • Rango de frecuencia 1 (FR1) : de 410 MHz a 7,125 GHz, también conocido como sub-6 GHz. Cubre frecuencias de banda baja y media y admite anchos de banda de canal de hasta 100 MHz. Las velocidades de descarga típicas oscilan entre 5 y 900 Mbit/s, según las condiciones.
  • Rango de frecuencia 2 (FR2) – 24,25–71 GHz, conocido como onda milimétrica o banda alta. Admite anchos de banda de canal más amplios —hasta 400 MHz por portadora— y puede alcanzar velocidades de datos multigigabit. Estas señales viajan distancias cortas y se bloquean fácilmente con paredes, ventanas y vegetación, por lo que el FR2 se utiliza principalmente en áreas urbanas densamente pobladas, como estadios y centros urbanos. [ 40 ]

Cobertura y comportamiento de la señal

Las bandas bajas y medias de 5G proporcionan una amplia cobertura y una recepción fiable en interiores. Las señales de banda alta se debilitan rápidamente y pueden perder más de 100 dB al atravesar materiales de construcción comunes. [ 41 ] Los operadores utilizan antenas de formación de haces, celdas pequeñas y repetidores de señal para ampliar el alcance y mejorar la cobertura en interiores.

Integración Wi-Fi

Tecnologías como el Acceso Asistido por Licencia (LAA) y la Agregación LTE-WLAN (LWA) permiten que las redes móviles compartan el espectro no licenciado con Wi-Fi . Los sistemas RAN basados ​​en la nube y las configuraciones densas de celdas pequeñas ayudan a reducir la brecha de rendimiento entre los enlaces celulares y Wi-Fi. [ 42 ]

Áreas de aplicación

La UIT-R define tres áreas de aplicación principales para 5G: banda ancha móvil mejorada (eMBB), comunicaciones ultra confiables de baja latencia (URLLC) y comunicaciones masivas de tipo máquina (mMTC). [ 43 ] Estas categorías describen los principales usos de 5G: conexiones móviles más rápidas (eMBB), comunicación altamente confiable y con gran capacidad de respuesta (URLLC) y enlaces a gran escala entre máquinas (mMTC). Para 2020, eMBB estaba ampliamente desplegado, mientras que URLLC y mMTC aún estaban en desarrollo. [ 44 ]

Categorías de la UIT-R

La banda ancha móvil mejorada (eMBB) proporciona internet mucho más rápido y mayor capacidad que la 4G. Admite un uso intensivo de datos en zonas concurridas como centros urbanos, estadios y nudos de transporte. [ 45 ]

Las comunicaciones ultrarresistentes de baja latencia (URLLC) están diseñadas para aplicaciones críticas en cuanto al tiempo, como la automatización industrial, los procedimientos médicos remotos y los sistemas de tráfico. Los menores retrasos en la transmisión mejoran la precisión y la fiabilidad.

Las comunicaciones masivas entre máquinas (mMTC) conectan un gran número de dispositivos de baja potencia, como sensores y medidores. Estas redes sustentan el Internet de las cosas (IoT) al permitir que las máquinas intercambien datos de forma autónoma en la industria, el transporte y los sistemas urbanos. [ 46 ]

Aplicaciones industriales

La tecnología 5G se utiliza en sistemas de transporte, fabricación y energía que requieren comunicación constante y de baja latencia. La Asociación Automotriz 5G desarrolla estándares de comunicación vehículo a todo ( C-V2X ) que permiten a los automóviles intercambiar información de seguridad con vehículos e infraestructura cercanos. [ 47 ] Los drones y vehículos autónomos utilizan 5G para navegación, control remoto y transmisión de datos en tiempo real. [ 48 ] Las conexiones de baja latencia también permiten la creación de modelos gemelos digitales : copias virtuales de máquinas o edificios que muestran datos de rendimiento en tiempo real utilizados para monitoreo y mantenimiento.

Servicios públicos y comerciales

5G se extiende a la seguridad pública, el acceso de banda ancha y la entrega de medios. Los servicios de emergencia lo utilizan para video en vivo, datos y comunicación confiable de pulsar para hablar . [ 49 ] El acceso inalámbrico fijo (FWA) proporciona banda ancha para hogares y empresas utilizando enlaces de radio 5G en lugar de conexiones cableadas, especialmente en áreas rurales donde tender cables es costoso. [ 50 ] Las pruebas de transmisión 5G en Europa muestran que las redes 5G locales pueden entregar televisión y radio en vivo a muchos dispositivos simultáneamente sin usar planes de datos móviles. [ 51 ] [ 52 ] Voz sobre NR (VoNR) permite realizar llamadas telefónicas a través de la red basada en Internet de 5G, de forma similar a Voz sobre LTE (VoLTE) en 4G. [ 53 ]

Actuación

Velocidad

5G puede ofrecer velocidades de datos mucho mayores que 4G, hasta diez veces más rápidas. [ 54 ] [ 55 ] Las velocidades máximas teóricas de descarga alcanzan hasta 20  Gbit/s. [ 56 ] En la práctica, T-Mobile ha medido velocidades promedio de descarga 5G en Estados Unidos de aproximadamente 186  Mbit/s , [ 57 ] mientras que Corea del Sur en 2022 lideró a nivel mundial con promedios cercanos a 430 Mbit/s. [ 58 ] [ 59 ] Las redes 5G también están diseñadas para proporcionar una capacidad y eficiencia totales mucho mayores que 4G, con un aumento proyectado de hasta cien veces. [ 60 ] 

La versión más desplegada, 5G sub-6  GHz (banda media), proporciona velocidades de aproximadamente 10–1000  Mbit/s con un alcance mayor que las bandas mmWave. La banda C (n77/n78) se introdujo en EE. UU. en 2022, aunque la activación por parte de Verizon y AT&T se retrasó brevemente debido a preocupaciones de seguridad de la FAA . La velocidad 5G más alta medida en una red desplegada es de 5,9  Gbit/s (2023). [ 61 ] Las frecuencias de banda baja, como n5, cubren áreas más grandes por celda, pero ofrecen velocidades de datos más bajas, de alrededor de 5–250  Mbit/s. [ 62 ]

Estado latente

La latencia aérea típica para 5G es de alrededor de 8–12  ms, excluyendo retransmisiones y traspasos. Verizon informó  una latencia de aproximadamente 30 ms en los primeros despliegues. [ 63 ] Los servidores de borde ubicados cerca de las estaciones base pueden reducir el tiempo de ida y vuelta a aproximadamente 14  ms y minimizar la fluctuación a aproximadamente 1,8  ms. [ 64 ] La latencia aumenta sustancialmente durante los traspasos, oscilando entre 50 y 150  ms dependiendo de las condiciones de la red. [ 65 ] La investigación actual se centra en reducir estas interrupciones ajustando los márgenes de traspaso y los parámetros de tiempo de activación.

Tasa de error

La tecnología 5G utiliza esquemas de modulación y codificación adaptativos (MCS) para mantener una baja tasa de error de bloque (BLER). Cuando la tasa de error supera un umbral, el sistema cambia automáticamente a un MCS inferior para priorizar la fiabilidad sobre la velocidad.

Rango

El alcance de la red 5G varía según la potencia de transmisión, la frecuencia y las interferencias . Las bandas de ondas milimétricas de alta frecuencia (por ejemplo, n258) tienen un alcance menor que las de banda media (n78), que a su vez tienen un alcance menor que las de banda baja (n5). Los operadores utilizan simulaciones de red y pruebas de campo para medir el alcance y la cobertura reales de estas bandas, ya que el rendimiento en condiciones reales puede diferir de las afirmaciones publicitarias.

Estándares

El término 5G se asoció por primera vez con el estándar IMT-2020 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones . Este define velocidades máximas de descarga y carga de 20 y 10 Gbit/s. [ 66 ]

El 3rd Generation Partnership Project (3GPP) propuso posteriormente su tecnología 5G New Radio (NR) para IMT-2020. [ 67 ] [ 68 ]

Rangos de frecuencia

5G NR opera en dos bandas:

  • FR1 (Sub-6 GHz; 410 MHz a 7,125 GHz): frecuencias de banda baja y media con amplia cobertura y velocidades moderadas.
  • FR2 (24,25 GHz a 71 GHz): frecuencias de ondas milimétricas (mmWave; más altas) con velocidades más altas pero menor alcance. [ 69 ]

Se ha informado que los despliegues iniciales de FR1 que reutilizan la infraestructura 4G ( modo no autónomo ) proporcionan un rendimiento entre un 15 y un 50 por ciento mayor que las redes 4G avanzadas en condiciones favorables. [ 70 ]

Modos de despliegue de red

Las redes 5G pueden operar en modo no autónomo (NSA) utilizando la infraestructura LTE existente o en modo autónomo (SA) utilizando una red central 5G (5GC) dedicada. [ 71 ]

Especificaciones 3GPP

3GPP y ETSI publican especificaciones técnicas clave, entre las que se incluyen:

  • TS 23.501 – Arquitectura del sistema para el sistema 5G (5GS)
  • TS 24.501 – Protocolo de estrato no de acceso (NAS) para 5GS
  • TS 23.003 – numeración, direccionamiento e identificación [ 72 ]
  • TS 26.131 – Requisitos acústicos de terminal para telefonía; Requisitos
  • TS 26.132 – Especificación de prueba acústica para terminales de telefonía de voz y vídeo
  • TS 26.441 – Códec para servicios de voz mejorados; Descripción general

Otros organismos de normalización

Otras organizaciones también contribuyen a los estándares 5G.

La especificación DECT-2020 define DECT NR+, un sistema de radio no celular basado en malla reconocido por la UIT como parte de 5G. [ 73 ] [ 74 ]

El IEEE define estándares para los enlaces cableados entre la unidad de radio remota (RRU) y la unidad de banda base (BBU) .

  • La norma IEEE 1914.1 describe la arquitectura de la red fronthaul que conecta estos componentes.
  • IEEE 1914.3 define un formato Ethernet para transmitir datos I/Q basado en divisiones funcionales 3GPP [ 75 ].

5Gi

5Gi fue desarrollado en India por el IIT Madras, el IIT Hyderabad, la Sociedad de Desarrollo de Estándares de Telecomunicaciones de India (TSDSI) y el Centro de Excelencia en Tecnología Inalámbrica (CEWiT). Extiende la cobertura 5G en áreas rurales y remotas mediante configuraciones de celdas grandes de baja movilidad (LMLC). [ 76 ] 5Gi se integró en abril de 2022 al estándar global 5G NR en la versión 17 de 3GPP. [ 77 ]

Internet de las cosas

En el Internet de las cosas (IoT), 3GPP define la evolución de NB-IoT y eMTC para dar soporte a aplicaciones de área amplia de bajo consumo, como sensores y medidores conectados. [ 78 ]

Voz en off sin sonido (VoNR)

Los estándares 3GPP también definen servicios de comunicación avanzados para voz y dispositivos conectados.

3GPP define Voz sobre NR como una tecnología que permite voz nativa de alta calidad sobre una red 5G independiente a través de la arquitectura del sistema 5G. A diferencia de las primeras implementaciones de 5G no independientes que dependían de Evolved Packet System Fallback , VoNR se integra directamente con el subsistema multimedia IP (IMS) utilizado en VoLTE. Utiliza protocolos NAS para establecer flujos QoS de alta prioridad que admiten los requisitos URLLC para el tráfico de voz. La compatibilidad con 5G independiente es un requisito previo para VoNR. VoNR se beneficia de la arquitectura de seguridad mejorada de la red central 5G, incluida una mejor protección de la identidad del suscriptor. VoNR ofrece una calidad de audio superior a través del códec Enhanced Voice Services (EVS), que debe cumplir con rigurosos requisitos acústicos de terminal y procedimientos de prueba estandarizados. [ 79 ] [ 80 ]

La mayoría de los teléfonos lanzados desde 2023 (como la serie iPhone 15 y los dispositivos insignia más recientes) son compatibles con VoNR, pero su disponibilidad depende de la habilitación por parte del operador en áreas específicas.

redes no terrestres

3GPP también define redes no terrestres (NTN) que utilizan satélites y plataformas aéreas para proporcionar cobertura donde las redes terrestres no son prácticas. [ 81 ] [ 82 ]

5G-Avanzado

5G-Advanced, también conocido como 5.5G o 5G-A, se define en la versión 18 de 3GPP como una transición entre 5G y 6G . Incorpora funciones para un uso más eficiente del espectro, menor demanda de energía y mayor fiabilidad. Esta versión introduce la gestión de red basada en IA y aprendizaje automático, servicios de realidad extendida y soporte de comunicación para sistemas autónomos. [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]

La versión 18 especifica métodos mejorados de sincronización horaria, independientes del GNSS y de las funciones de geolocalización integradas. Además, amplía la compatibilidad con comunicaciones no terrestres a comunicaciones satelitales y aéreas.

5G RedCap

La capacidad reducida 5G (RedCap) en la versión 17 de 3GPP está diseñada para salvar la brecha entre los dispositivos 5G de alto rendimiento y las tecnologías IoT de bajo consumo, como LTE-M y NB-IoT. Se creó para abordar casos de uso entre las tecnologías de banda ancha móvil mejorada (eMBB), comunicaciones de latencia ultrabaja y alta fiabilidad (URLLC) y comunicaciones masivas de tipo máquina (mMTC). [ 86 ]

Hardware 5G

Samsung Galaxy S10 mostrando señal 5G
Samsung Galaxy S10 mostrando señal 5G

La Asociación Global de Proveedores Móviles (GSA) compiló la primera base de datos de productos compatibles con 5G, que incluía 23 fabricantes y 33 modelos en categorías como teléfonos inteligentes, puntos de acceso y equipos para el cliente. [ 87 ] Estudios posteriores registraron más de cien productos anunciados por más de cincuenta proveedores. [ 88 ]

Los primeros conjuntos de chips de módem 5G fueron lanzados por Intel , MediaTek , Qualcomm y Samsung, seguidos de plataformas adicionales en generaciones de productos posteriores. [ 89 ]

El Samsung Galaxy S10 5G fue uno de los primeros teléfonos inteligentes en ser compatible con redes 5G. [ 90 ] Otros modelos 5G iniciales incluyeron el Nokia 8.3 5G , diseñado para operar en frecuencias de banda baja a media; [ 91 ] el Google Pixel 5 y Pixel 4a (5G); [ 92 ] y la serie iPhone 12 de Apple , la primera generación de la compañía con capacidad 5G. [ 93 ] [ 94 ]

El Google Pixel 8 muestra la señal 5G de MTN Nigeria.

A principios de la década de 2020, la mayoría de los teléfonos inteligentes de gama alta contaban con capacidad 5G, mientras que algunos dispositivos de consumo aún carecían de soporte completo. Como resultado, los beneficios prácticos para los usuarios de teléfonos de gama media han sido modestos y la adopción de 5G se ha quedado rezagada con respecto a las expectativas. [ 95 ]

Riesgos de seguridad

Riesgo de red y protocolo

En 2019, la Comisión Europea y la Agencia de la Unión Europea para la Ciberseguridad (ENISA) advirtieron que las redes 5G podrían ampliar las posibles superficies de ataque para los actores estatales, recomendando la diversificación de proveedores. Nokia y Ericsson son los únicos fabricantes europeos. [ 96 ]

Investigadores de la ETH Zúrich y universidades asociadas encontraron debilidades en el proceso de autenticación 5G que podrían exponer a los usuarios a nuevos riesgos de seguridad. [ 97 ] Concluyeron que el sistema aún era inmaduro y que su mayor capacidad de datos podría aumentar la exposición a ataques. [ 98 ]

Un estudio de 2022 identificó un fallo de diseño en el Sistema de Paquetes Evolucionado (EPS) que podría afectar al comportamiento del dispositivo durante la conmutación de red. [ 99 ]

Riesgo del Internet de las cosas

El crecimiento del Internet de las cosas aumenta el número de dispositivos conectados a través de 5G. IoT Analytics estimó un crecimiento de aproximadamente 7 mil millones de dispositivos en 2018 a más de 21 mil millones para 2025, lo que aumenta la exposición a ataques DDoS , criptominado y otros ciberataques . [ 100 ]

Riesgo de espionaje y de la cadena de suministro

Las preocupaciones sobre el espionaje y el acceso a los datos han influido en las políticas nacionales. Estados Unidos, Australia y el Reino Unido han restringido o prohibido los equipos fabricados en China. [ 101 ]

Un informe de 2012 del Comité Selecto Permanente de Inteligencia de la Cámara de Representantes de Estados Unidos concluyó que los equipos de Huawei y ZTE podrían representar riesgos para la seguridad nacional. [ 102 ] Evaluaciones posteriores de las agencias de inteligencia estadounidenses advirtieron que los productos de Huawei podrían permitir el acceso encubierto a datos. [ 103 ] En 2022, el FBI informó que los equipos de Huawei cerca de bases militares estadounidenses podrían interferir con las comunicaciones nucleares. [ 104 ]

Huawei y el gobierno chino niegan las acusaciones. Los analistas señalan que la Ley de Seguridad Nacional de China podría obligar a las empresas a proporcionar datos a las autoridades si así se les solicita. [ 105 ]

En 2020, el Departamento de Estado de los Estados Unidos lanzó la iniciativa The Clean Network para promover la privacidad y la seguridad de los datos entre las naciones aliadas. A finales de año, más de 60 países y 200 empresas de telecomunicaciones se habían sumado, incluyendo a la mayoría de los miembros de la OTAN , la UE y la OCDE . [ 106 ]

Problemas de interferencia

Datos meteorológicos y satelitales

Algunas bandas 5G, como la n258 a 26 GHz, están cerca de las frecuencias utilizadas para la teledetección pasiva por satélites meteorológicos y de observación de la Tierra , incluidas las mediciones de vapor de agua a 23,8 GHz. [ 107 ] La interferencia con las observaciones satelitales podría reducir la precisión de los modelos numéricos de predicción meteorológica y afectar a sectores como la aviación comercial . [ 108 ]

La NASA, la NOAA y la Armada de los EE. UU. advirtieron que las emisiones fuera de banda de las transmisiones 5G cerca de los 24 GHz podrían degradar los pronósticos hasta en un 30  %. [ 109 ] La Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones de 2019 estableció un límite provisional de −33 dBW hasta 2027, seguido de −39 dBW. La Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Medio Plazo (ECMWF) advirtieron que estos límites podrían reducir la fiabilidad de los pronósticos. [ 110 ]

Sistemas de aviación

En 2021-2022, la Administración Federal de Aviación (FAA) advirtió que algunas señales 5G podrían interferir con los altímetros de radar de las aeronaves , que operan a 4,2-4,4 GHz, mientras que los nuevos servicios 5G utilizan 3,7-4,0 GHz. [ 111 ] Europa utiliza frecuencias más bajas (3,4-3,8 GHz), lo que reduce el riesgo. [ 112 ]

Comunicación por satélite

Algunas asignaciones de 5G se superponen con las frecuencias utilizadas por los sistemas de comunicación satelital de banda C. Puede producirse interferencia cuando las redes operan en 3,3–3,6 GHz, cerca de la recepción satelital en 3,4–4,2 GHz [ 113 ]. La mitigación utiliza convertidores descendentes de bloque de bajo ruido y filtros de guía de onda .

coexistencia de Wi-Fi

5G y Wi-Fi 6E comparten la banda de 6 GHz, lo que permite un uso eficiente del espectro, pero requiere coordinación para evitar interferencias. Ambas operan sin licencia en EE. UU. y la UE, y son compatibles con las tecnologías NR-U y Wi-Fi 6E. [ 114 ]

Percepción pública

Los analistas señalan que la comercialización de 5G a menudo ha exagerado sus capacidades. [ 115 ] Las preocupaciones comunes incluyen beneficios limitados para el usuario, corto alcance de las señales mmWave y la denominación de mejoras que no son 5G como si fueran 5G. [ 116 ]

Una encuesta de McKinsey & Company de 2020 reveló que los operadores identificaron pocos casos de uso inmediatamente rentables. [ 117 ] Las encuestas a consumidores muestran actitudes mixtas, con escepticismo sobre las afirmaciones de marketing y una cobertura desigual en los despliegues iniciales. [ 118 ] Los grupos de la industria y los operadores de red afirman que el 5G permite velocidades más rápidas y menor latencia, aunque los resultados dependen del despliegue de infraestructura y del espectro disponible. En contraste con el entusiasmo inicial sobre las perspectivas, muchas empresas que se esfuerzan por el despliegue se han topado con la realidad: los usuarios no están ansiosos por actualizar la tecnología. [ 119 ] Cinco años después de su lanzamiento, la mayoría de los usuarios aún no han migrado al nuevo estándar. [ 120 ]

Desinformación

Afirmaciones sobre la salud

La preocupación pública por los efectos de las señales inalámbricas es anterior a la tecnología 5G. En las décadas de 1990 y 2000, se plantearon preocupaciones similares sobre los estándares móviles anteriores. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), «la exposición a cantidades intensas y directas de radiación no ionizante puede provocar daños en los tejidos debido al calor. Esto es poco común y se refiere principalmente a la preocupación en el ámbito laboral de quienes trabajan con grandes fuentes de radiación no ionizante». [ 121 ]

Algunos críticos argumentan que los límites de exposición actuales son demasiado permisivos o están influenciados por el lobby de la industria. Las afirmaciones de que el uso de redes móviles 5G puede causar cáncer carecen de respaldo científico. [ 122 ]

Se han publicado varios libros con afirmaciones no verificadas sobre los efectos de la tecnología inalámbrica en la salud. Uno de ellos, de Joseph Mercola , alegaba vínculos con el TDAH , enfermedades cardíacas y cáncer cerebral. Mercola fue criticado por promover desinformación durante la pandemia de COVID-19 y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) le advirtió por vender supuestas curas no aprobadas para la COVID-19. [ 123 ] [ 124 ]

Según The New York Times , la controversia sobre los efectos del 5G en la salud se originó en parte a partir de un informe inédito de 2000 del físico Bill P. Curry para la Junta Escolar del Condado de Broward, que concluyó erróneamente que las microondas de mayor frecuencia son absorbidas más profundamente por el cerebro. [ 125 ] Análisis posteriores demostraron que se trataba de una interpretación errónea de los resultados de investigaciones in vitro . Los expertos señalaron que las frecuencias de ondas milimétricas utilizadas por el 5G no pueden penetrar la piel ni alcanzar los órganos internos.

En un artículo de 2019, el mismo periódico informó que RT America promovió afirmaciones que vinculaban el 5G con enfermedades como el cáncer cerebral, la infertilidad y la enfermedad de Alzheimer. La cadena emitió varios programas de este tipo en 2019, citados posteriormente por numerosos blogs y sitios web. [ 126 ]

En 2019, ciudades como Bruselas y Ginebra detuvieron temporalmente el despliegue de 5G a la espera de evaluaciones de radiación. [ 127 ] [ 128 ] La Asociación Suiza de Telecomunicaciones declaró que los estudios no habían demostrado efectos adversos para la salud por la exposición al 5G. [ 129 ]

Debates similares ocurrieron en los Países Bajos , Estados Unidos y Reino Unido , donde algunos municipios retrasaron brevemente los despliegues o emitieron declaraciones de precaución. [ 130 ] [ 131 ]

La Administración de Alimentos y Medicamentos sostiene que los límites de exposición existentes para la energía de radiofrecuencia de los teléfonos celulares son suficientes para proteger la salud pública. [ 132 ]

Los campos electromagnéticos (CEM) de baja intensidad pueden tener efectos biológicos medibles en plantas y animales, pero la investigación sobre los riesgos para la salud humana sigue siendo inconclusa. [ 133 ] Un metaanálisis de 2019 encontró que, si bien muchos estudios in vitro e in vivo detectaron respuestas biológicas a la exposición a radiofrecuencias, la evidencia no estableció riesgos para la salud. [ 134 ]

Teorías de la conspiración sobre la COVID-19

Una infografía de la Organización Mundial de la Salud que desmiente las afirmaciones falsas de que la tecnología 5G propaga la COVID-19.

El despliegue de la tecnología 5G comenzó durante la pandemia de COVID-19 , lo que provocó teorías conspirativas que vinculaban el 5G con la pandemia. [ 135 ]

Estas afirmaciones dieron lugar a ataques incendiarios contra mástiles de telecomunicaciones en partes de Europa, incluidos los Países Bajos, el Reino Unido e Italia. [ 136 ] [ 137 ] [ 138 ] En el Reino Unido, se informó que al menos 61 mástiles de telefonía móvil fueron incendiados. [ 139 ]

Durante los primeros meses de la pandemia, los manifestantes australianos contra el confinamiento portaban pancartas anti-5G, que posteriormente se vincularon con grupos conspirativos más amplios. Existen dos versiones principales de la teoría de la conspiración: [ 140 ]

  1. Las primeras afirmaciones sostienen que la radiación del 5G debilita el sistema inmunológico, haciendo que las personas sean más vulnerables al SARS-CoV-2 , el virus que causa la COVID-19.
  2. La segunda teoría afirma que la tecnología 5G causa la COVID-19. Algunas versiones sostienen que la pandemia ocultó enfermedades atribuidas a la tecnología 5G, mientras que otras sugieren que la COVID-19 comenzó en Wuhan , una de las primeras ciudades con un despliegue temprano de la tecnología 5G.

Comercialización de tecnologías pre-5G

La comercialización de tecnologías pre-5G se refiere a la promoción de redes 4G mejoradas como precursoras o alternativas a 5G . Antes y durante el despliegue inicial de 5G, algunos operadores de redes móviles utilizaron términos como "pre-5G", "5G-ready", "4.5G" y "5G Evolution" para redes LTE Advanced o LTE Advanced Pro mejoradas . Estas redes podían utilizar características como agregación de portadoras , 256-QAM y 4×4 MIMO para aumentar las velocidades de datos, pero no utilizaban 5G NR , la tecnología de acceso radioeléctrico estandarizada para redes 5G. [ 141 ]

Un ejemplo notable fue 5G Evolution , presentado por AT&T en 2017 para comercializar un servicio LTE de mayor velocidad. AT&T describió el servicio como "una base para nuestra evolución a 5G mientras se finalizan los estándares 5G", pero las publicaciones tecnológicas criticaron la marca por considerarla engañosa, ya que la red subyacente seguía basándose en tecnologías LTE en lugar de 5G. [ 142 ] [ 141 ]

En 2019, Sprint demandó a AT&T, alegando que la marca "5G Evolution" y "5GE" indujo a error a los consumidores, haciéndoles creer que estaban recibiendo servicio 5G. La disputa se resolvió posteriormente. [ 143 ] En 2020, la Junta Nacional de Revisión de Publicidad recomendó que AT&T dejara de usar "5G Evolution" y afirmaciones relacionadas en su publicidad, al considerar que los términos eran engañosos; AT&T declaró que no estaba de acuerdo con la decisión, pero que cumpliría con el proceso de autorregulación. [ 144 ]

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Lecturas adicionales

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