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O estado atual das implementações 5G

O estado atual das implementações 5G

Aproveitar ao máximo o poder do 5G, a quinta geração de redes móveis, fazendo uma analogia, é como a situação da precedência “do ovo ou da galinha”. O desempenho revolucionário do 5G se deve à sua capacidade de operar em frequências de rádio nos níveis mais elevados do espectro em relação ao que é suportado pelas redes 3G e 4G atuais.

No entanto, as telcos terão de pagar bilhões de dólares por bandas de espectro e construir as torres de celular e as antenas necessárias para escalar redes 5G, e os consumidores não serão capazes de utilizar essas redes até que comprem dispositivos que suportam mmWave e subfrequências de 6 GHz.

Em outras palavras, a menos que a infraestrutura 5G esteja amplamente disponível, os consumidores não se sentirão motivados a comprar dispositivos 5G, e, até que mais pessoas estejam utilizando tais aparelhos, não há razão para escalar a infraestrutura. Para obter os efeitos revolucionários do 5G, as operadoras ou fabricantes precisarão dar um salto de fé.

Agora surge o iPhone 12. Dentro de um ano e meio, 50 milhões desses dispositivos preparados para 5G[1] atingirão o mercado, todos equipados com rádios mmWave, atualmente disponíveis somente para uso limitado por meio de dispositivos de última geração de outros fabricantes.

Resultado: o iPhone 12 será capaz de acessar não apenas 5G sub-6 GHz (banda média), mas também espectro mmWave (banda alta) – habilitando mais usuários simultâneos, maiores quantidades de dados e velocidades significativamente mais rápidas.

Com suporte a todas as bandas de espectro, os modens 5G da Qualcomm são projetados para taxas de transmissão de dados de 20 Gbps e velocidades de download de 7,5 Gbps². A Verizon³ afirma que, quando atingir a maturidade total, o 5G terá latência abaixo de 5 milissegundos e capacidade de gerenciar mais de 1 milhão de dispositivos por quilômetro quadrado.

The Current State of 5G Deployments

O investimento da Apple em dispositivos 5G compatíveis com mmWave trará grande motivação para as operadoras escalarem a infraestrutura, permitindo uma "explosão" de inovação em Realidade Virtual, Inteligência Artificial, dispositivos IoT e outros aplicativos.

Neste blog post, abordaremos o estado atual das redes 5G, casos de uso (novos e emergentes) e o papel do Edge Computing na adoção e no desempenho do 5G.

Implantações 5G pelo mundo

Enquanto o iPhone 12 da Apple aumentará drasticamente o número de dispositivos prontos para 5G, as projeções para as vendas são apenas a ponta do iceberg. Cristiano Amon, presidente da Qualcomm, previu recentemente que, em 2022, mais de 750 milhões de smartphones serão vendidos, e, em 2023, o número de conexões 5G pode ultrapassar 1 bilhão – em 2025, esse número mais do que dobrará⁴.

Visando dar suporte a essa "explosão" de dispositivos 5G, operadoras no mundo todo já começaram a ampliar suas infraestruturas 5G. Mais de 90 operadoras de rede em mais de 40 países vêm adotando o 5G, enquanto outras 300 estão investindo em implantações futuras. Contudo, as estratégias de implementação variam⁵.

As redes 5G têm capacidade de operar em frequências no espectro de banda baixa, média (menos de 6 GHz) e alta (mmWave). Embora o mmWave seja significativamente mais veloz, é extremamente suscetível a interferências e tem alcance limitado.

Para operar redes que podem operar nessas frequências, as operadoras terão de gastar muito mais construindo suas infraestruturas. Com isso, algumas empresas estão direcionando os investimentos no espectro abaixo de 6 GHz, que permite amplo alcance enquanto ainda obtém velocidades substancialmente mais altas do que as das redes 4G.

Estados Unidos

Nos Estados Unidos, duas operadoras, T-Mobile e Verizon, estão liderando a corrida pela infraestrutura 5G. Concentrada no espectro de 2,5 GHz, a T-Mobile agora está entregando 5G de banda média para mais de 400 cidades em todo o país.

A Verizon está investindo no espectro 5G de ondas baixas, médias e mmWave, com sua banda ultralarga, agora disponível em 12 cidades. Isso ocorre em grande momento, pois a Verizon recentemente fez parceria com a Ericsson e a Qualcomm, usando o espectro mmWave para atingir taxas de dados de 5.06 Gbps – cerca de cinquenta vezes a velocidade máxima das redes 4G⁶.

Coreia do Sul

No mundo inteiro, a Coreia do Sul foi o primeiro país a disponibilizar redes 5G comercialmente, em abril de 2019, por meio de suas três operadoras, que vêm promovendo o 5G de forma agressiva para os consumidores desde então. Como resultado, a Coreia do Sul acumulou mais de 8,5 milhões de assinantes e espera chegar a 10 milhões até o fim de 2020.

Em julho, as companhias de telecomunicações sul-coreanas implementaram cerca de 115 mil estações-base em todo o país e concordaram em investir o equivalente a 22 bilhões de dólares nos próximos dois anos para construir sua infraestrutura nas cidades e expandir a cobertura para outros 85 distritos.

O vasto investimento feito pelas telcos é possível, em parte, devido aos créditos fiscais e outras reduções de impostos concedidas a elas como parte do "Digital New Deal" (Novo Acordo Digital) da Coreia do Sul. O governo também leiloou espectro por um preço significativamente mais barato do que outros países e viabilizou o uso de um modelo de implementação compartilhada, tornando a rede 5G mais ampla, rápida e barata.

China, África do Sul e Índia

Outros países estão acelerando seus esforços na implementação do 5G. Em setembro, a China tinha 690 mil estações-base e 160 milhões de assinantes – base que vem crescendo rapidamente. Apenas no terceiro trimestre de 2020, 44 milhões de usuários assinaram os serviços 5G da China Mobile, a maior operadora do país.

Na África do Sul, o governo sul-africano concedeu espectro intermediário temporário à Vodacom para estabelecer a primeira rede móvel 5G do país como meio de aprimorar o serviço móvel durante a pandemia de Covid-19; eles planejam leiloar o espectro adicional em 2021.

Já o Departamento de Telecomunicações da Índia também deve leiloar espectro no início de 2021, em parceria com a Nokia e a Ericsson, para realização de testes 5G em seus equipamentos.

Desenvolvimento de casos de uso 5G

Como o 5G promete velocidade e capacidade muito maiores do que as gerações anteriores, muitas das inovações que a tecnologia permitirá serão inconcebíveis até que as redes estejam disponíveis mais amplamente.

No entanto, as implantações atuais de 5G e o uso de Edge Computing para aprimorar as redes 4G nos dão ideia do que os casos de uso de 5G podem habilitar. Em linhas gerais, os serviços 5G resultam em avanços tecnológicos em três diferentes tipos de comunicação:

  • banda larga móvel extrema (enhanced Mobile Broadband – eMBB);
  • comunicação massiva machine-to-machine (massive Machine Type Communications – mMTC); e
  • aplicações IoT de missão crítica (Critical IoT).

Vejamos abaixo exemplos de cada um deles.

Banda larga móvel extrema

A banda larga móvel extrema fornecerá aos usuários experiências aprimoradas de jogos, compras e acesso a mídia. Os usuários poderão não só fazer download de mídia mais rápido, mas também transmiti-la com mais facilidade, a qualquer hora e em qualquer lugar.

A Realidade Virtual será significativamente aprimorada, com menos tempo de espera, tornando a experiência mais realista, e a Realidade Aumentada permitirá mais personalização no varejo e em outros locais, como estádios.

Na Coreia do Sul, as implementações de 5G nos estádios⁷ possibilitaram uma experiência mais envolvente em eventos esportivos, em que os fãs podem acessar estatísticas em tempo real simplesmente apontando seus telefones para os jogadores ou usando dispositivos de Realidade Virtual para assistir ao jogo de vários ângulos.

Durante os shows, o popular aplicativo "LG U + Idol Live" permite que os fãs assistam de casa como se estivessem sentados no teatro, pratiquem movimentos de dança como se estivessem no palco com os artistas, entre outras possibilidades.

Comunicação mMTC

Além do uso de dispositivos móveis pessoais, o 5G viabiliza o mMTC: conectividade e comunicação onipresentes entre um vasto número de dispositivos que não têm hardware ou software complexo. É o caso de muitos sensores e câmeras usados em cidades inteligentes para monitoramento e gerenciamento de semáforos, coleta de lixo, serviços públicos etc.

Na agricultura inteligente, uma série de dispositivos IoT wireless pode ser utilizada para monitoramento de gado ou eliminação precisa de ervas daninhas e plantas problemáticas, permitindo redução no uso de pesticidas e produtos mais saudáveis. Um desses casos de uso já foi testado em batatas e beterrabas na Holanda com 5G, com robôs autônomos e Inteligência Artificial hospedada em uma plataforma de Edge inteligente⁸.

IoT de missão crítica

Em contraste com o mMTC, que implica ampla cobertura com baixo custo e uso eficiente de energia, a IoT de missão crítica abrange dispositivos e aplicativos com latência rigorosamente baixa e requisitos de confiabilidade, como direção autônoma.

Para a direção autônoma ou possibilidades futuras, como cirurgia remota, evitar interrupções na conectividade e assegurar latência de milissegundos pode ser uma questão de vida ou morte, literalmente.

Em Peachtree, no estado americano da Georgia, a implantação do 5G não só propiciou à cidade desenvolver uma pista de teste de 2,4 km para carros autônomos, mas também criou uma frota de scooters operadas via celular⁹ que se dirigem aos locais solicitados pelos passageiros e, automaticamente, retornam a um ponto, onde são higienizadas, no fim de cada viagem.

Azion: habilitando implantações 5G por meio de Edge Computing

À medida que mais dispositivos 5G são lançados e casos de uso são desenvolvidos, os dois maiores obstáculos para adoção generalizada são os custos envolvidos no dimensionamento de redes 5G e a maximização de performance dessas redes. A Azion fornece suporte crucial para a superação desses desafios, ajudando prestadores de serviços a virtualizar a infraestrutura e implementar Multi-Access Edge Computing.

Conforme discutido neste post, uma das maiores despesas na implantação de 5G é o custo de Redes de Acesso de Rádio (RAN). As funções de rede são tradicionalmente embutidas em hardware proprietário de alto custo, que restringe o prestador de serviços a um fornecedor específico.

Ao ajudar os provedores a virtualizar a infraestrutura, a Azion viabiliza a substituição do hardware proprietário por software que pode ser executado em hardware de qualquer fornecedor, tornando a construção do RAN mais barata e fácil de escalar. Assim, os provedores podem economizar mais de 70% do que desembolsariam com soluções legadas.

Alta performance para implantações 5G

Além de superar as despesas de infraestrutura, os prestadores de serviços têm pela frente outro desafio na construção de redes 5G: entregar performance. Redes não confiáveis ou de baixo desempenho podem impedir a adoção do 5G, criando algo como uma enrascada para quem ainda está construindo sua infraestrutura de rede.

O Multi-Access Edge Computing (MEC) responde a esse dilema ao aprimorar os recursos das redes 5G. Enquanto o 5G fornece essencialmente uma estrada mais larga e rápida para os dados trafegarem, o MEC encurta a distância que os dados têm de percorrer. Ao mover os recursos computacionais para o Edge da rede, o MEC traz outro meio de diminuir a latência e aumentar a capacidade.

Isso pode estimular a adoção do 5G, melhorando o serviço conforme a infraestrutura de 5G é construída, e permitir que redes de alta maturidade forneçam os recursos do 5G em sua totalidade, possibilitando que casos de uso de latência ultrabaixa e alta confiabilidade venham à tona.

A Azion simplifica a implementação do MEC ao permitir que clientes implementem e gerenciem o Network Function Virtualization (NFV) na Edge usando o Edge Orchestrator. Com o Edge Orchestrator, clientes podem implementar Edge Nodes manualmente ou com provisionamento zero-touch, facilitando a construção de infraestrutura Edge e gestão de recursos em tempo real.

Em última análise, a transferência de dados entre redes centralizadas e provedores de cloud é lenta, cara e ineficiente – três grandes problemas para aplicativos de baixa latência e alto rendimento que o 5G habilitará. Superar esses problemas será a chave para implantar com sucesso o 5G, tornando o MEC um importante viabilizador da próxima geração de redes sem fio.

No próximo post desta série sobre o 5G, mergulharemos mais a fundo no MEC, analisando sua arquitetura e discutindo a sua função de atingir os parâmetros de performance do 5G.