A2 - Telecomunicações e Redes Digitais

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UNIVERSIDADE SALVADOR - UNIFACS
Sistemas de Telefonia Móvel Celular 5G
PAULO LIMA 144141040
GUSTAVO JOIA PAZIANI 144171047
JARDESON RIBEIRO SOUZA 144141028
SALVADOR 2020
Principais Características
Diferente das tecnologias anteriores que usavam torres de macromoléculas,
muito altas e que exigiam uma grande saída de energia para transmitir em longas
distâncias, o 5G funciona de maneira um pouco diferente. Essa rede móvel
atualizada usa combinações de frequências de várias bandas para maximizar a sua
taxa de transferência. Além das torres tradicionais, essa tecnologia também usará
várias microcélulas para novas bandas de espectro de ondas milimétricas, criando
assim uma cobertura de rede ultra-rápida.
Para os usuários finais o uso do 5G está diretamente relacionado a
velocidades, com sua velocidade prevista de até 10Gbps, as redes serão até 100
vezes mais rápidas que as redes 4G. Além disso, para casos de uso industrial, sua
largura de banda prevista para 5x a largura da rede atual dará origem a novos
métodos de produção e distribuição e estudos indicam que o 5G poderá cortar a
latência da rede pela metade.
Entre as mudanças que diferencial o 5g do seu antecessor estão a função de
plano do usuário (UPF) para desacoplar o controle do gateway de pacote e a função
de plano do usuário, e a função de gerenciamento de acesso e mobilidade (AMF)
para separar as funções de gerenciamento de sessões das tarefas de
gerenciamento de conexão e mobilidade.
Arquitetura do Sistema 5G
A tecnologia 5G preconiza o uso das redes de acesso de rádio (RANs) não
mais limitadas pela proximidade da estação base ou infra estrutura complexa. O 5G
vem com o objetivo de liderar o caminho para a RAN desagregada e flexível com
novas interfaces que criam pontos adicionais de acesso.
Como um dos pontos importantes da arquitetura 5G mas que ja era utilizado
anteriormente, temos o Multi-Access Edge Computing, que é uma evolução na
computação em nuvem que traz os aplicativos e data centers mais próximos dos
usuários finais e dispositivos IOT.
Outro principal recurso que permitirá todo o potencial da arquitetura 5G será
o fatiamento de rede. Essa tecnologia adiciona um dimensionamento adicional ao
domínio NFV, que por sua vez, é uma forma de virtualizar serviços de redes
executados em hardware proprietários, sendo então possível que redes lógicas
sejam executadas simultaneamente em uma infraestrutura de redes físicas
compartilhadas, virtualizando redes de ponta a ponta possuindo funções de rede e
armazenamento.
Para complementar a lista de tecnologias inovadoras que colaboram no
sucesso do 5G temos a Beamforming. Através do uso de matrizes de múltiplas
entradas e saídas conhecida como MIMO, algoritmos de processamento de sinal
poderão ser usados para definir caminhos de transmissão com menos perdas para
o usuário final, enquanto pacotes individuais podem ser enviados em múltiplas
instruções para chegar no usuário em uma frequência pré determinada.
Serviços Implementados
Prevê-se que venham a surgir serviços ao nível da Internet das Coisas
(Internet of Things – IoT), ligação Máquina a Máquina (M2M) de elevada fiabilidade,
Inteligência Artificial (IA), realidade virtual e realidade aumentada, transversais a
todas as áreas da sociedade.
A rede 5G terá impacto em diversos setores, tão quanto no de mobilidade,
teremos conectividade entre automóveis e sinais de trânsito, através do
desenvolvimento de aplicações específicas; no sector da saúde prevê-se que venha
a ser possível realizar exames e cirurgias médicas à distância; e ao nível da
indústria, surgirão novos processos de automatização entre máquinas.
Formato das Mensagens
Em níveis individuais, o sistema 5G apresenta algumas vantagens na forma
dinâmica de mensagem tornando-se ilimitadas o comprimento de cada mensagem
digitada, ao contrário do SMS atual.
Além disso, também irá suportar vários formatos de multimídia, texto,
imagens, áudio, vídeo, emojis e contactos. O serviço vai ainda suportar mensagens
online e offline, e disponibilizará aos utilizadores relatórios do estado das
mensagens e gestão do histórico.
Modulação Usada
As redes 5G usam um conjunto ampliado de frequências, otimizando
diferentes tipos de implementações, de acordo com as necessidades de serviços
descritas acima (casos de uso). Desse modo teremos implementações de redes
utilizando faixas de frequências abaixo de 6GHz (conhecidas como sub-6 ou FR1), e
acima de 24 GHz (as chamadas mm Wave ou FR2).
A Faixa de frequência 1 (<6 GHz): a FR1 se sobrepõe e estende as
frequências 4G LTE, operando de 450 MHz a 6 G As bandas são numeradas de 1 a
255 e isso é comumente referido como NR sub-6 GHz.
Componentes da redes 5G
Além do conceito de MIMO, Redes de acesso de Rádio e da Beamforming
dito em tópicos anteriores, para ser possível alcançar uma banda larga móvel
ultrarrápida de baixa latência e uma rede ultra confiável para suportar todas as
aplicações futuras, o 5G usará novas terminologias de rede, esquemas de
modulação mais sofisticados, módulos de hardware avançados e um espectro de
alta largura de banda.
O 5G New Radio é o novo espectro que será utilizado, suportando taxas
muito altas, permitirá ondas milimétricas de 24 GHz a 90 GHz, as chamadas células
pequenas usarão essas ondas para transmitir e receber dados. Diferente da
transmissão convencional, o uso do modo full duplex, será possível usar
interruptores de alta velocidade para controlar a transferência de dados em cada
direção, sendo possível alterar com eficiência cada vez que utilizamos o espectro
totalmente.
IOT e 5G
Para ser possível processar e analisar todos esses dados com velocidade,
segurança e precisão, o IoT juntamente com a computação de borda e a
computação em nuvem são extremamente fundamentais.A ideia com a computação
de borda é processar a quantidade imensa de dados gerados pela IoT mais próximo
dos dispositivos evitando rotas longas para os datacenters/nuvem. A computação de
borda faz uma triagem local da grande quantidade de dados coletados. Permite um
pequeno processamento e descarte do que não for necessário e na sequência
transferir os dados gerados para um receptor local ou para a nuvem reduzindo o
tráfego direto para os Backbone.
Com o 5G, mais provedores de telecomunicações implementaram micro
centro de dados integrados, a transferência de dados percorrem caminhos menores
e mais rápidos e empresas de serviço podem ser mais ágeis.
5G para Smart City
O 5G proporcionará a todos os seguimentos latências muito baixas e
velocidades para transmissão de dados extraordinárias, e não será diferente para as
Smart Citys. Algo muito importante é que a tecnologia também irá oferecer uma
densidade muito maior de dispositivos, ou seja, ainda que ela possua milhares de
dispositivos conectados simultaneamente, a velocidade e a latência não serão
prejudicadas.
Uma latência baixa colabora para que o tempo de envio e recebimento dos
sinais transmitidos diminuam, é por isso que o 5G será tão revolucionário para as
cidades inteligentes e para os demais segmentos, pois essa tecnologia promete
latências próximas a 1 milissegundo, ou seja, em tempo real. O conceito da alta
densidade e da baixa latência são alguns dos motivos que tornam o 5G tão atrativo,
falando de uma experiência rotineira por exemplo, num estádio de futebol é comum
sentir uma queda drástica na performance da conexão, isso ocorre devido ao
volume de pessoas utilizando a mesma antena de forma simultânea, fazendo com
que o sinal seja “congestionado”, o 5G por sua vez acabará com esse problema,
pois ele permitirá o acesso de até um milhão de dispositivos por m².
É óbvio relacionar que todas as barreiras que serão quebradas para o IoT
com a chegada da tecnologia 5G, também se aplicarão às cidades inteligentes, pois
o próprio conceito para o desenvolvimento dessas cidades é completamente
dependente da internet das coisas. Então, mesmo que indiretamente, o 5G
impactará nos ambientesresidenciais, públicos, empresariais, e também em
ambientes de produção, como as fábricas.
Virtualização e Cloud no 5G
Um dos requisitos necessários para a implementação da rede 5G é a
necessidade de uma arquitetura distribuída que garanta uma baixa latência, e é por
conta disso que a virtualização cloud se torna meio que uma exigência para o seu
sucesso, ou seja, devido às cargas de trabalho aumentarem cada vez mais com o
avanço tecnológico, essa foi a forma encontrada para atender as demandas das
altas taxas de transferências.
Dentre as áreas em que a virtualização cloud irá refletir positivamente,
podemos destacar principalmente três, a análise de dados, a internet das coisas e a
inteligência artificial. Como mencionado anteriormente, o ramo das análises de
dados se beneficiará de um poder maior para processar e armazenar os conteúdos
que estão crescendo exponencialmente, graças ao 5G e a virtualização cloud. A
internet das coisas por sua vez sofrerá um grande salto, visto que potencializará a
transmissão e leitura de dados em tempo real, reduzindo de forma quase absoluta
as perdas de conexão.
Em resumo, o 5G trará um impacto muito positivo para as empresas no
âmbito de cloud computing. De modo geral, essas duas tecnologias juntas irão
contribuir em entregar facilidade entre as conexões, e ao mesmo tempo assegurar
qualidade no processo da análise dos dados.
REFERÊNCIAS:
● What You Should Know About 5G Technology. Disponível em:
<https://www.intel.com.br/content/www/br/pt/wireless-network/what-is-5g.html>. Acesso em:
06 de junho de 2021.
● 5G Architecture. Disponível em:
<https://www.viavisolutions.com/en-us/5g-architecture>.Acesso em: 01 de maio de 2021
● Daniel Castro. 2019. 5G Can Enable Smart Cities — If Policymakers Allow It. Disponível em:
<https://www.govtech.com/fs/infrastructure/5g-can-enable-smart-cities-if-policymakers-allow-it
.html/>. Acesso em: 11 de junho de 2021.
● Intel 5G and Cloudification: Laying the Foundation for Innovation. Disponível em:
<https://www.intel.com.br/content/www/br/pt/wireless-network/5g-cloud-computing.html/>.
Acesso em: 11 de junho de 2021.