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Laboratorio de RedesDepartamento Enxeñería TelemáticaEscola Enxeñería Telecomunicación

El amanecer de las redes 5G

El amanecer de las redes 5G

Fuente: IBM

1981 1992 2001 2010 20202 Kbps 64 Kbps 2 Mbps 100 Mbps 10 Gbps

Servicio básico de telefonía analógico

Servicio básico de telefonía digital

(GSM) + mensajes de texto

Llega Internet al móvil (UMTS)

Banda ancha real (streaming, vídeo HD)

bajo una norma unificada (LTE)

Internet táctilVídeo 4K, 3D

IoT

Empecemos hablando

de las comunicaciones

móviles

1991: Moviline





Llega Internet al móvil (UMTS)




IoT

• En España, la telefonía GSM llegó en el año 1995 de la mano del nuevo servicio Movistar de Telefónica

• Se otorga licencia a un nuevo operador (Airtel) • En el 1998 aparece el tercer operador Amena• En 1998, consumo medio mensual es de

14.000 pesetas (84€)• Tarjeta SIM• Roaming





Llega Internet al móvil




IoT

2002: Llega 3G (UMTS) a EspañaEl 4º operador (Xfera, hoy Yoigo) se retrasa 4 años

Se reguló el proceso de portabilidad

• La 3G (UMTS) llega a España con algún retraso en el año 2002

• El 4º operador, Xfera(hoy Yoigo) se retrasa 4 años

• Se reguló el proceso de portabilidad

2007: Llega el iPhone, el primer smartphonetal y como hoy los conocemos

• GSM• Pantalla táctil• Cámara de 2 MP• WiFi, Bluetooth• iPhone 3G y App Store llegan un año

después• El smartphone supuso el despegue

definitivo de la tecnología 3G, con poco éxito hasta entonces






Banda ancha real (vídeo HD)


IoT

La tecnología 4G suponeuna mejora espectacular de las posibilidades del smartphonedebido a su significativo aumento del ancho de banda.

Es la era del vídeo en el móvil

Por qué necesitamos 5G?

Conexiones Latencia Velocidad

Conexiones

4G Milespor celda

10X

1000X

3G Cientospor celda

5G Millonespor KM 2

La elevada densidad de conexiones resulta esencial en muchas aplicaciones relacionadas con los vehículos, hogares y ciudades inteligentes

Latencia

3G 100-250 ms

4G 50ms

5G 1-5 ms

• Tiempo entre una solicitud (una orden) y una respuesta,

• Muy importante en aplicaciones de tiempo real, donde es necesaria la sensación de inmediatez, como es el caso del control remoto

Velocidad 5G 10G

66X

4G 150 Mb/s3G 2Mb/s

75X

Descarga1 Hora

película HD 60 min 6 min 6 sec

3G 4G 5G

• A esta velocidad, los móviles no necesitarán tanta memoria, pudiendo usar la nube como una memoria de acceso rápido

• Incluso tampoco es necesaria una gran capacidad de procesado, pues puede usarse también la nube para procesar muchas operaciones

5G no es sólo comunicación, sino también capacidad de almacenamiento y procesado

Otras características importantes que puede ofrecer la tecnología 5G

Ultra fiabilidad 99.99999%y elevada disponibilidad

Cobertura total (100 Mb/s en cualquier parte)

Duración de batería de hasta 10 años para dispositivos de baja potencia

90% de ahorro energético en la red con respecto a 4G

• Las anteriores tecnologías móviles estaban centradas en las comunicaciones entre personas

• 4G supuso el salto definitivo a la “Internet de las personas” con la popularización del uso de las redes sociales desde el móvil






Banda ancha real (vídeo HD)

Internet de las cosas

Internet de las cosas (Internet of Things - IoT)

Los objetos cotidianos intercambian datos obtenidos, entre sí y con centros de control, a través de Internet, sin intervención

humana, con el objetivo de monitorización y operación

Te dije que compraras leche cuando vinieras para casa!!!Tú me escuchas cuando te

hablo???

Internet de las cosas

“Tendría usted un buen firewall para mi nevera?”

Las comunicaciones inalámbricas resultan esenciales para IoT

• 4G permite comunicación ubicua pero no en el rango de casos de uso que requiere el futuro, y que permitirá 5G

• 5G no sólo será mucho más rápido, sino que sobre todo será mucho más flexible y escalable que la tecnología 4G

Network slicing• Una de las grandes innovaciones de la tecnología 5G es el

concepto de “network slicing”, que permitirá a los operadores construir subredes virtuales extremo a extremo adaptadas a los requisitos de las aplicaciones, en cuanto a prestaciones y calidad de servicio

• Ello permitiría tener subredes independientes (slices) para distintos servicios, como emergencias, salud, tráfico, comunicaciones V2X, etc.

• Dado que sería demasiado costoso asignar una subred física completa extremo a extremo a cada slice, en 5G se emplearán técnicas de compartición (virtualización y cloud) entre operadores y entre múltiples tipos de slices sobre una misma infraestructura física de red

Tipos de slices

• Inicialmente, 5G normalizarán tres tipos de slices:

• Uno específico para latencia ultra-baja y alta fiabilidad (para vehículos autónomos, por ejemplo), llamado URLLC (Ultra-Reliable Low-LatencyCommunication) o Critical IoT

• Otro específico para una gran densidad de dispositivos con pequeñas baterías y bajas necesidades de ancho de banda (como sensores), llamado mMTC (Massive Machine Type Comunnication) o Massive IoT. Este servicio será el que sustituya al actual Narrow-Band IoT (NB-IoT), muy limitado en densidad.

• Otro para un servicio de banda ancha móvil mejorado eMBB (Enhanced Mobile Broadband) que permita vídeo 4K o 3D inmersivo para realidad virtual

5G es escalable

mMTC (Massive Machine TypeComunnication) o Massive IoTURLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication) o Critical IoT

eMBB (Enhanced Mobile Broadband)

• Gran densidad de dispositivos conectados

• Conectividad ubicua• HW y SW simple y de bajo

coste• Bajo consumo energía

(baterías 10 años)• Bajo ancho de banda

(acceso esporádico)

• Monitorización y control en tiempo real

• Muy baja latencia (<2 ms)

• Gran fiabilidad(99.99999%) y disponibilidad

• 100 Mbps mínimo por usuario (> 10 Gbps pico)

• Gran cobertura, incluso en movilidad (500 Km/h)

• Escalable con número de usuarios

5G es flexible

Smart City/Home

Bajo coste, baja energía, Volumen pequeño de datos,Gran densidad de dispositivos

Extremadamente fiable,Latencia muy baja,Elevada disponibilidad

Logística, Seguimiento y gestión de flotas

Despliegue progresivo de 5G• Las primeras redes 5G serán una evolución sobre la infraestructura 4G

existente. Aquí, los teléfonos inteligentes habilitados con 5G se conectarán a frecuencias 5G para mejoras en el rendimiento de los datos, pero seguirán usando 4G para tareas que no sean de datos, como hablar con las torres de telefonía y los servidores.

• El despliegue inicial de la infraestructura celular 5G se centrará en la banda ancha móvil mejorada (eMBB) para proporcionar mayor ancho de banda de datos y fiabilidad de conexión a través de dos nuevas gamas de frecuencia de radio

• Si bien las redes 4G actuales y servicios como NB-IoT permiten ya desarrollar bastantes servicios IoT, su implantación masiva, de la que también dependen y de la que se realimentan muchos tipos de servicios, sólo será posible con las nuevas infraestructuras 5G, independientes ya de las 4G

• Smart Parking 50 M€/año• Smart Gardens 58 M€/año• Smart Lights 37 M€/año

Smart Cities: Barcelona

Hogar inteligente

El coche conectado contribuye a las

smart cities• Comunicaciones entre vehículos (V2V)

• Evitar accidentes• Comunicaciones entre vehículos e

Infraestructura (V2I):• Aparcamiento• Semáforos• Peajes• Congestión, incidencias, obras,

estado carreteras, etc.

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