6G: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Se espera 6 G para 2025/30, hay varias ideas para la próxima generación, aunque parece que OFDM está aquí para quedarse.

Tendencia 1: más espectro, más bits: el desafío de lograr decenas de Gb/s, al menos en un sentido agregado para una región pequeña, dependerá de encontrar aún más espectro. Hay varias bandas entre 100 y 300 GHz que prometen algo.

Tendencia 2: Mayor énfasis en el ancho de banda espacial: hay algunos esfuerzos para mejorar MIMO masivo más allá del estado actual de la técnica con 6G como objetivo.

Tendencia 3: Nuevas tecnologías: la tecnología de antenas está experimentando mucha actividad en este momento y existe una gran expectativa de que las antenas en mmW y superiores se integrarán en el chip de los teléfonos y luego en soluciones de células pequeñas.

Tendencia 4: Soporte de nuevas aplicaciones: el primer estándar de celular diseñado principalmente para la comunicación de máquina a máquina y esto tendrá un impacto dramático en los requisitos de QoS y roaming. Otras clases generales de aplicación incluyen Internet táctil, Internet de habilidades y vehículos autónomos.

Tendencia 5: correcciones 5G: 5G está implementando muchos cambios fundamentales, algunos de ellos tendrán que repararse.

5G: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

La implementación de 5G comenzó en 2019 y la implementación completa debería ocurrir en 2021. La nueva arquitectura tiene las siguientes características evolucionadas:

  • Un nuevo núcleo, denominado 5GC y dividido en las siguientes funcionalidades
    • Autenticación y funciones de movilidad (AMF)
    • Funciones del plano de usuario (UPF)
    • Funciones de gestión de sesiones (SMF)
  • Una nueva radio denominada NR (New Radio), que tiene múltiples numerologías de subportadoras (espaciamientos de múltiples subportadoras) y se utiliza en dos tipos de estaciones base:
    • ng-eNB: 4G eNB (estación base) que admite conectividad con radios 5G
    • gNB: Estación base 5G

Esta versión 5G de LTE se especificó parcialmente en la Versión 15 (2018) y se completó en la Versión 16 (2020), cuando debería convertirse en la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) IMT-2020 (Telecomunicaciones móviles internacionales).

El NR aprovechó la flexibilidad OFDM y permitió varias configuraciones de espaciado. El formato del marco se hizo más flexible, pero se tuvieron que incluir demasiadas opciones para satisfacer a todas las partes. Finalmente, algunos anacronismos de las especificaciones originales fueron prácticamente abandonados como prefijo cíclico extendido y DFT-S-OFDM.

Sin embargo, el problema principal no se abordó. La diversidad de canales especificada en WIMAX (permutación) no se adoptó, por lo que la diversidad de canales continúa siendo pobre.

El uso de altas frecuencias y celdas pequeñas no será la panacea anunciada, pero abordará algunas situaciones (no muchas). Las células pequeñas se pueden usar en 4G, así como en las bandas de alta frecuencia.

En conclusión, 5G es un 4G ligeramente mejorado. Las promesas de marketing de 3GPP son enormes, pero la realidad es mucho más modesta.

4G: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

La tecnología OFDM fue desarrollada por R.W. Chang de Bell Labs en 1966, pero su implementación práctica no era factible en ese momento.

En 1999, IEEE especificó OFDM para su red local inalámbrica 802.11 como 802.11a-1999 (5 GHz inicialmente y los siguientes 2.4 GHz), con el nombre comercial de Wi-Fi (Wireless-Fidelity). Pronto, esta solución se apoderó del mundo y es la implementación inalámbrica más generalizada, presente en la mayoría de los hogares y establecimientos comerciales.

En 2001, IEEE emitió 802.16, denominado comercialmente como WiMAX (Interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Se convirtió en el primer sistema OFDM carrier 4G en implementarse.

3GPP lanzó su propia versión OFDM en 2009 (Release 8), bajo el nombre comercial de LTE (Long Term Evolution). LTE se benefició de la experiencia de campo de WiMAX y recibió el apoyo de la Comunidad Europea y sus proveedores. Se actualizó constantemente a través de versiones adicionales (versión 9- diciembre de 2009, versión 10- marzo de 2011 (LTE Advanced), versión 11- septiembre de 2012, versión 12- junio de 2014, versión 13- diciembre de 2015 y versión 14- junio de 2017).

La demanda de comunicaciones inalámbricas continúa creciendo y los operadores se están quedando sin capacidad de espectro. Nuevas aplicaciones, como IoT y M2M, están surgiendo y requieren nuevas capacidades, que no se requerían antes. Esto abre las puertas a redes privadas impulsadas por proveedores especializados.

Los operadores y los proveedores tradicionales se dieron cuenta de que su implementación (4G LTE) no podía hacer frente ni a todos los requisitos ni a la demanda. Además tenía algunos defectos heredados desde su inicio.

Se requirió una nueva arquitectura y una nueva radio para evolucionar aún más la tecnología. 3GPP etiquetó esta evolución como 5G, aunque tecnológicamente sigue siendo la misma OFDM que 4G.

3G: CDMA (Code-Division Multiple Access)

Esta tecnología fue desarrollada por Qualcomm y adoptada por TIA en 1995 como IS-95, bajo el nombre comercial de cdmaOne y más tarde cdma2000. La capacidad de datos se agregó con EV-DO (Evolution Data Only) en 1999, RevA / B en 2006 y SVDO (voz simultánea y EVDO) en 2011.

Los europeos desarrollaron su propio estándar bajo el nombre de UMTS (Universal Mobile Telecommunication Standard). Las primeras especificaciones fueron hechas por 3GPP en la versión 99 (1999). La capacidad de datos se agregó con HSDPA (Acceso a paquetes de enlace descendente de alta velocidad) en 2005, HSUPA (Acceso a paquetes de enlace ascendente de alta velocidad) en 2007 y HSPA + (Acceso a paquetes de alta velocidad) en 2009.

2G: Digital (TDMA)

Las señales analógicas utilizadas en 1 G se digitalizaron con la intención de aumentar la capacidad. La primera implementación digital fue especificada por TIA como IS-54 y luego IS-136. El estándar IS-54 se publicó en 1990 con el nombre comercial de D-AMPS. Multiplexó 3 canales digitales en 1 canal AMPS. La primera red comercial se implementó en 1993. Los países europeos emitieron su propia implementación digital GSM (Groupe Spécial Mobile, luego renombrado Global System for Mobile) en 1991. La capacidad de datos se agregó con GPRS (Servicio general de radio por paquetes) en 2000 y EDGE ( Velocidades de datos mejoradas para GSM Evolution) en 2003.

1G: Analógica

Esta tecnología estableció el concepto de células, que permitió el auge inalámbrico. Fue concebido por Bell Labs y publicado en el Bell System Technical Journal (Manuscrito recibido el 1 de agosto de 1978 por N. Ehrlich, R.E. Fisher y T.K. Wingard y publicado en BSTJ vol58, No1, enero de 1979). El nombre comercial era AMPS (Servicio avanzado de telefonía móvil) y se implementó por primera vez en 1983. Los derivados europeos se llamaron NMT (Nordic Mobile Telephone) y TACS (Total Access Communication System).

La primera implementación utilizó canales de 30 kHz en la banda de 800 MHz.