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El 5G cambiará la industria electrónica

on 9 mayo 2019

Se prevé que el 5G, la nueva revolución tecnológica, traiga consigo importantes cambios. ¿Cómo afectará al diseño y a la producción electrónica?

Scott Stonham, fundador de innovationscouts.tech, ha publicado un informe -basado en la última edición del Mobile World Congress de Barcelona (#MWC19)- con algunas pistas sobre cuáles son los cambios que están por venir.

El 5G en el sector automotor

El sector del automóvil se presenta entre aquellos con más posibilidades. Scott Stonham afirma lo siguiente: “Respecto al año pasado, el foco de atención se ha desplazado de los vehículos autónomos a los vehículos conectados”. Los operadores de telecomunicaciones tienen grandes expectativas puestas en este sector. Vodafone ha declarado que los vehículos conectados son para ellos el sector con un crecimiento más rápido como número de conexiones.

Aún así, en lo que se refiere a la comunicación V2x -es decir, la comunicación entre vehículos y entidades externas-, a día de hoy, IEEE 802.11p se mantiene como la tecnología más eficaz.

El 5G en el sector médico

El sector médico podrá beneficiarse de todas las características de esta tecnología:

  1. aumento de la velocidad,
  2. capacidad para un número mucho mayor de conexiones por celda,
  3. mejora significativa de la fiabilidad y de la latencia.

En el MWC de Barcelona se presentó un posible ámbito de aplicación: la cirugía robótica remota. De hecho, durante el evento fue posible asistir a la primera intervención de cirugía controlada en directo.

Otras aplicaciones potenciales en ámbito médico van de las apps para la donación de sangre al envío de ambulancias y otros medios de socorro en caso de necesidad.

El 5G en el sector de los videojuegos

Otro ámbito con grandes expectativas es el de los videojuegos, los cuales exigen altas velocidades y bajas latencias. El negocio de los videojuegos podría encontrar en la tecnología 5G un aliado para el desarrollo del juego en la nube. En el siguiente vídeo se aprecia cómo, gracias al ancho de banda de la red, el dispositivo del jugador puede aprovechar la potencia de cálculo de los servidores remotos.

Las 5 generaciones de telefonía móvil

“5G” hace referencia a la quinta generación de teléfonos, que ha evolucionado desde los primeros modelos de teléfonos basados en la tecnología analógica de finales de los años ’70.
Generación 1G 2G 2.5G 30 3.50 4G SG
Inicio 1970-1980 1990-2000 2001-2004 2004-2005 2006-2010 2011-hoy Pronto (2020)
Ancho de banda 2 Kbps 64 Kbps 144 Kbps 2 Mbps Más de
2 Mbps
1 Gbps Más de 1 Gbps
Tecnología Analog
Cellular
Digital
Cellular
GPRS,
EDGE,
CDMA
CDMA 2000
(1xRT, EVDO)
UMTS, EDGE
EDGE.
Wi-Fi
WiMax LTE
Wi-Fi
wwww
Emisor Voice Digital Voice, SMS,Higher Capacity Packet Size

Data

SMS,
MMS
Integrated
High Quality
Audio, Video &
Data
Integrated High Quality Audio, Video & Data Dynamic Information access, Wearable Devices Dynamic Information access, Wearable Devices with AI Capabilities
Multiplazione FDMA TDMA,
CDMA
CDMA CDMA CDMA CDMA CDMA
Switching Circuit Circuit,
Packet
Packet Packet All Packet All Packet All Packet
Rete principale PSTN PSTN PSTN Packet N/W Internet Internet Internet
Handover Horizontal Horizontal Horizontal Horizontal Horizontal Horizontal &
Vertical
Horizontal &
Vertical

Fuente: Rehman Talukdar & Mridul Saikia.

Diferencias entre el 5G y el 4G

El 5G está despegando y, según los analistas, el 4G será la tecnología dominante hasta el año 2021.

La nueva tecnología se diferencia de las anteriores en la velocidad, que alcanza picos de hasta 20 Gbps (en la práctica, se habla de 1,4 Gbps). El 4G (LTE) alcanza los 4.000 Mbps (100 Mbps en la práctica). La longitud de onda es muy pequeña y las frecuencias son altas (hasta 300 GHz). Esto significa que la transmisión es mucho más sensible a la distancia -al alejarse de la antena, la potencia disminuye mucho más que en el caso del 4G- y a los obstáculos físicos. Por este motivo, son necesarias muchas más antenas.

Otra diferencia significativa tiene que ver con el tiempo de latencia, que se reduce hasta alcanzar valores por debajo de los 10 milisegundos e, incluso, 1 Ms en algunos casos. El 4G, por su parte, no baja de los 20 Ms, especialmente en presencia de múltiples conexiones contemporáneas. La latencia mide la velocidad de respuesta de un sistema, definida como el intervalo de tiempo que transcurre entre el momento en el que llega el input o señal y el momento en el que el output está disponible.

Por último, el 5G se distingue del 4G por su mayor capacidad de gestión de múltiples conexiones de manera simultánea.

El 5G en el diseño electrónico

La llegada del 5G tendrá un impacto en el ámbito de la electrónica, que variará en función del tipo de aplicación y dispositivo. Los teléfonos inteligentes, la realidad virtual y el IoT serán los afectados en mayor medida.

William G. Wong, de Electronic Design, afirma que, para diseñar y desarrollar dichos dispositivos, será clave contar con los instrumentos adecuados para el testado y la medición de los parámetros temporales. Sean D’Arcy, Director of Aerospace and Defense en Analog Devices, sostiene que “antes de que el 5G sea accesible a nivel mundial, las tecnologías de radiofrecuencia encontrarán puntos de control críticos en las prestaciones. Será de gran importancia la disponibilidad del espectro, ya sea alta, media o baja. Por debajo de los 6 GHz, el nivel de cobertura se realizará masivamente a través de MIMOs (sistemas dotados de entradas y salidas) utilizando la infraestructura existente, seguida por una densificación. La instalación de pequeñas células será crítica para la distribución del 5G, para poder aprovechar las frecuencias más elevadas”.

Piyush Sevalia, Executive Vice President of Marketing en SiTime realiza una observación muy interesante: “En 2019, las soluciones de temporalización MEMS proliferarán, ya que aportan beneficios exclusivos que no ofrecen las soluciones de temporalización tradicionales. En concreto, los mercados del 5G y de las telecomunicaciones, automotor e IoT, se beneficiarán ampliamente de las dimensiones, fiabilidad y prestaciones de las soluciones de temporalización MEMS, que significa Micro Electro-Mechanical Systems (microsistemas electromecánicos). La sigla indica un conjunto de dispositivos de diferente naturaleza (mecánicos, eléctricos y electrónicos) integrados en miniatura en un mismo sustrato de material semiconductor, como el silicio, y que conjugan las propiedades eléctricas con propiedades optomecánicas”.

“En las redes y en las comunicaciones”, continúa Sevalia, “los tiempos y la sincronización son esenciales para el sistema en su conjunto. La resiliencia de la temporalización de los MEMS proporciona prestaciones inagotables, fundamentales para la implementación del 5G cuando se propaga por ambientes menos controlados y más difíciles. La misma exigencia de fiabilidad y prestaciones dinámicas se encuentra detrás del uso creciente de los resonadores MEMS en el sector del automóvil, donde los sistemas han de operar con fiabilidad en condiciones difíciles. En el ámbito IoT, la temporalización MEMS proporciona dimensiones y peso reducidos y baja potencia”.

El 5G encierra un interesante potencial. Pero, la implementación de nuevas tecnologías lleva tiempo. Por ello, serán el 3G y el 4G las tecnologías en las que se basarán por ahora las soluciones IoT, IIoT y para la Industria 4.0. Wong advierte que “la mayoría de las aplicaciones IoT no necesita una conexión de banda ancha”. La versión M2M (Mobile2Mobile) de la especificación de comunicación wireless LTE “puede ofrecer 1 Mb/s, mientras que las demás opciones disponibles son mucho más lentas. El 5G permitirá una capacidad de transmisión significativamente más alta, allanando el camino a nuevas aplicaciones”.

Comparativa: Tecnología 802.11p y 5G para el automóvil

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Ready to roll: Why 802.11p beats LTE and 5G for V2x

Cómo la comunicación V2x, que implica los vehículos que intercambian datos entre ellos y la infraestructura, ha demostrado que mejora la seguridad del tráfico y aumenta la eficiencia de los sistemas de transporte. La tecnología de comunicación de corto alcance (DSRC), basada en IEEE 802.11p, ha sido objeto de una amplia estandarización, desarrollo del producto y pruebas por parte de todas las partes interesadas y ha demostrado numerosos beneficios para el ámbito V2x. A diferencia de las tecnologías celulares, la DSRC está lista para la implementación V2x y puede ser aplicada a los casos de uso V2x más desafiantes.

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