5G: Finalizada la release 16 de 3GPP

5G: Finalizada la release 16 de 3GPP

Más allá de las polémicas surgidas alrededor de la tecnología 5G, con sus defensores y sus detractores, la realidad es que el despliegue de las redes 5G es un hecho en la actualidad. De momento el despliegue se limita a grandes ciudades, pero es cuestión de (poco) tiempo que la cobertura 5G alcance amplias zonas del Estado español. 

¿Significa eso que la tecnología 5G ya no evolucionará más? De ningún modo. 3GPP, la organización responsable de la estandarización de la tecnología 5G -y en el pasado de las generaciones precedentes-, estructura el estándar en definiciones/evoluciones denominadas releases (quizás podría traducirse como publicación o versión). En concreto, la tecnología 5G es aquella que se define en las releases 15 y 16. La release 15 se conoce como 5G phase 1 y la release 16 como 5G phase 2.

La noticia del pasado mes de julio para la industria de las comunicaciones móviles fue que, finalmente, y siguiendo el calendario establecido, se ha “congelado” la realease 16. Usando la nomenclatura de 3GPP, la “congelación” de la reléase significa que ya no habrá cambios importantes en la estandarización de 5G, más allá de algunas posibles y mínimas rectificaciones.

La pregunta que cabe hacerse es: ¿Cómo es posible que la última versión del estándar 5G haya finalizado en julio de 2020 y, a su vez, ya exista tecnología 5G desplegada por los operadores? La respuesta es sencilla, aunque no necesariamente obvia. Las redes de comunicaciones móviles son extremadamente complejas. Es precisamente por ese motivo que su estándar evoluciona continuamente a partir de las versiones anteriores del propio estándar. Dicha evolución, que intenta ser backward compatible siempre que sea posible, se basa en la definición continua de nuevos casos de uso, mejoras de tecnologías ya definidas en releases anteriores del mismo estándar o, incluso, en mecanismos de interconexión entre tecnologías, bandas de frecuencia, etc, que no son compatibles. Por lo tanto, podemos inferir que el despliegue actual de las redes 5G no incluye las mejoras incorporadas en la release 16.  De hecho, ni siquiera incluye todo aquello que se define en la reléase 15. Miremos qué es lo que actualmente se despliega. 

La release 15 del estándar supone una verdadera revolución. Se definen 3 casos de uso básicos, llamados enhanced Mobile Broadband (eMBB), massive Machine Type Communications (mMTC) y Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC). Cada uno de ellos define unos objetivos a los cuales 5G debe poder dar respuesta. Se trata de tres casos de uso extremos, y por supuesto se contempla la posibilidad de casos de uso a medio camino entre dos de ellos, mientras que se considera poco realista pensar que existirán casos de uso que incluyan aspectos de los tres. El primer de los casos de uso, el eMBB, define servicios que requieren altas tasa de transmisión de datos. En cambio, mMTC define servicios que tienen el objetivo de conectividad masiva de miles de dispositivos, aunque todos ellos con transmisiones esporádicas y a baja velocidad de transmisión. Finalmente, URLLC es el caso de uso para aplicaciones que requieren comunicaciones muy fiables y con una muy baja latencia -incluso por debajo de 1ms.

Una vez definidos los 3 casos de uso, la realease 15 define una nueva red de acceso (en inglés, Radio Access Network) y una nueva red troncal (en inglés, Core Network). Es precisamente en esa nueva definición de la red donde yace la revolución. La industria, conocedora de las dificultades de despliegue de una red completamente nueva y de las necesidades de inversión, definió dos modos de operación. El modo Non-Standalone (NSA) y el modo Standalone (SA).

La diferencia entre ellos es simple. Mientras el modo NSA define nodos de la red de acceso que se conectan a la red troncal 4G -con las limitaciones que supone-, el modo SA define ya una red completamente 5G, donde tanto la red de acceso como la red troncal son completamente nuevas. En la actualidad los operadores de telefonía están desplegando el modo NSA. Por lo tanto, todavía falta tiempo para que desplieguen el modo NSA (definido en la release 15) y las mejoras introducidas en la release 16, que fue congelada el pasado mes de julio.

Llegados a este punto podemos preguntarnos qué es lo que ofrece la release 15. Pues bien, en resumen, la release 15 define todas las tecnologías necesarias para conseguir que eMBB pueda alcanzar cerca de los 10 Gbps de tasa de transmisión de pico, que mMTC permita la conexión de hasta 1 millón de dispositivos por km2, y que URLLC permita conexiones con menos de 1ms de retardo. Para ello, se definen mecanismos tales como un nuevo interfaz radio (llamada New Radio, NR), nuevas bandas de altas frecuencias para operar, la evolución de la tecnología Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) para tener spatial beamforming (haces de transmisión muy direccionales entre estación base y dispositivo móvil que reducen las interferencias), implementación del concepto de network slicing, que permite crear redes virtuales sobre una red física, entre otras.

¿Y la release 16? La release 16 ha realizado su trabajo mediante dos aproximaciones diferentes. Por un lado, ha desarrollado mejoras para las tecnologías existentes en las versiones previas. La segunda aproximación ha creado nuevas funcionalidades no incluidas en la release 15. En cuanto a las nuevas funcionalidades, la release 16 introduce mejoras en el ámbito de la tecnología MIMO, en los mecanismos de compartición de espectro dinámico -por ejemplo, entre 5G y 4G-, en la dual-connectivity, o en los mecanismos de ahorro de energía. En cuanto a las nuevas funcionalidades incorporadas, principalmente se han definido nuevos escenarios y se ha centrado el esfuerzo en dar respuesta a nuevos verticales. En concreto, se ha definido el llamado Integrated Access and Backhaul (IAB), mediante el cual es posible crear de forma rápida nuevas celdas, la inclusión del funcionamiento en partes del espectro sin licencia (hasta el momento se podían utilizar de forma asistida por la red en el espectro con licencia, pero ahora se define el funcionamiento independiente), mejoras para URLLC, la utilización de 5G para los sistemas inteligentes de transporte, incluyendo por ejemplo la conducción autónoma de vehículos, y un sistema posicionamiento con precisiones del orden de centímetros. 

Observando el estado actual tanto del despliegue como del proceso de estandarización, parece que todavía falta tiempo para que disfrutemos en nuestros terminales de todo aquello que ya se ha estandarizado. Pero a pesar de ello, el proceso de estandarización continúa y los trabajos de la release 17 ya han empezado. Cabe entonces dar por hecho que después de 5G tendremos la 6G.    

Ferran Adelantado es profesor de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicaciones e investigador senior del grupo de investigación WiNe (Wireless Networks) de la UOC. Es ingeniero en Telecomunicaciones y doctor por la UPC y graduado en Ciencias Empresariales por la UOC. Actualmente, es el director del programa doctoral NIT (Network and Information Technologies).

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