Sistemas de antenas avanzadas potencian las capacidades de la 5G

Sistemas de antenas avanzadas potencian las capacidades de la 5G
Las tecnologías de antena funcionarán tanto con versiones independientes como no independientes de 5G NR.

Informe de 5G Americas destaca las nuevas tecnologías de radiocomunicaciones de 5G y las optimizaciones del uso de espectro.

5G Americas publicó Advanced Antenna Systems for 5G (Sistemas de Antenas Avanzadas para 5G), un informe que explora las tendencias actuales en tecnología y optimizaciones al espectro para sistemas de antenas avanzadas (AASs) que mejorarán las capacidades de la 5G respecto de las velocidades de datos y la cobertura, y optimizarán la experiencia de usuario.

La 5G será significativamente más veloz que la 4G, y entregará velocidades de datos máximas de hasta 20 Gigabits por segundo (Gbps) y velocidades de datos promedio de 100+ Megabits por segundo (Mbps).

Dará soporte a un aumento de 100 veces la capacidad de tráfico y la eficiencia de la red, además de entregar acceso más instantáneo reduciendo en un factor de diez la latencia de la red en 4G.

Recientes avances y desarrollos tecnológicos hicieron de los sistemas de antenas avanzadas y las funcionalidades de múltiples antenas una opción viable para despliegues a gran escala en las redes de 5G como así también en las redes de 4G existentes”, dijo Bo Hagerman, líder de Evolución Estratégica de Redes de 5G, Soluciones para Productos de Redes de Ericsson América del Norte.

El informe identifica de qué modo se comercializarán los AAS. Además, brinda detalles técnicos sobre la complejidad creciente de los sistemas de antenas inalámbricas, e ilustra el modo en que estas resultan centrales para el desarrollo y despliegue de las redes de 5G.

Específicamente, en el trabajo se realizan consideraciones sobre:

  • Mejoras en la conformación y en las técnicas de administración de haz (conmutación, recuperación y refinamiento de haz) incrementan la cobertura y la capacidad entre más canales de control y de radiotransmisión comparadas con LTE, con radio de hasta 64 o más elementos de trasceptor y antena,
  • MIMO Masiva agrega aún mayor capacidad sin sumar elementos de antena adicionales gracias a grados crecientes de libertad disponibles para una disposición de antenas que puede modificar una señal transmitida – incluso para múltiples usuarios y antenas,
  • Avances en el uso de bandas de espectro de ondas milimétricas (mmWave) mejoran con disposiciones de antenas de radiotransmisión totalmente integradas que pueden incluir más de 100 elementos de transceptor y antena,
  • Uso del espectro por debajo de los 6 GHz y en el rango de ondas milimétricas permite cobertura y capacidad significativamente mejoradas a diferencia de técnicas de radiotransmisión anteriores,
  • Distintos escenarios de despliegue pueden basarse en ubicaciones de red, servicios y casos de uso.

Las nuevas tecnologías de antena funcionarán tanto con versiones independientes como no independientes de 5G New Radio (NR).

Sin embargo, la complejidad emergente de las 5G NR exige que operadores y fabricantes de equipos administren un herramental de soluciones de radiotransmisión pasivas y activas en bandas de espectro por debajo de los 6 GHz.

En el despliegue de AAS, los operadores deberán considerar varios factores, entre ellos el desempeño respecto del costo, consideraciones de Campo Electromagnético (EMF) y restricciones a los despliegues.

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Según Hagerman: “Los sistemas de antenas avanzadas habilitan la conformación de haz de última generación y las técnicas de Múltiple Entrada-Múltiple Salida (MIMO) que son herramientas poderosas para una experiencia del usuario, capacidad y cobertura mejoradas”.

Además del espectro de bandas altas, el espectro existente en bandas bajas y medias será esencial para dar soporte a los despliegues de 5G NR.

En un principio, las 5G NR serán desplegadas primordialmente en bandas de Duplexación por División en el Tiempo (DDT), como así también en bandas de ondas milimétricas e inferiores a 3 GHz de Duplexación por División de Frecuencias (DDF), según las carteras de espectro de los operadores de las redes.

En un despliegue óptimo, las velocidades de transmisión máximas en 5G podrían brindar hasta ocho flujos concurrentes a enlaces descendentes de 20 Gbits/seg y cuatro flujos concurrentes de enlaces ascendentes de 10 Gbits/seg.

Chris Pearson, presidente de 5G Americas, agregó: “Los sistemas de antenas avanzadas son esenciales para muchos servicios y casos de uso de 5G. En los últimos cinco años, las mejoras en cobertura y capacidad por el uso de AAS fueron significativas y esto continuará con las redes inalámbricas 5G del futuro en diversos entornos”.

Por ejemplo, en centros urbanos densos con pocas ubicaciones de macro celdas, una densidad mayor de celdas pequeñas sacará provecho tanto de la conformación de haz vertical como horizontal.

Los entornos urbanos densos en edificios de altura, tránsito intenso y despliegues en terrazas a menudo emplean macro celdas complementadas por celdas pequeñas dedicadas en el interior, que utilizan primordialmente conformación de haz horizontal de baja potencia.

En contraste con ello, los entornos urbanos de edificaciones bajas permiten la conformación de haz vertical más baja debido a las alturas de construcción parejas de entre cuatro y seis pisos. En un tercer ejemplo, los despliegues rurales contarán con macro celdas de espectro en bandas bajas con densificación selectiva en centros poblacionales.

Estas mejoras, entre otras, quedaron definidas y finalizadas en el 3GPP Release 15 en junio de 2019. Los operadores de red y los fabricantes de equipos de red continúan refinando estos avances a través de protocolos de pruebas de 5G adicionales actuales y cada vez más sofisticados.

Advanced Antenna Systems for 5G fue elaborado por un grupo de trabajo de compañías miembros de la Junta Directiva de 5G Americas y los líderes del proyecto Hagerman de Ericsson, Bjorn Lindmark de CommScope y David Kokotoff de Kathrein.

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