dijous, 11 de novembre del 2021

Introducció al 5G

Esquema visual de l'evolució de la telefonía mòbil

Aquesta és la meva breu col·laboració en el IV Encuentro de Usuarios y Desarrolladores de NVDA en Español que es va celebrar entre el 15 i el 17 d’octubre d’enguany. 

NVDA és un programari lliure de lectura de pantalla, que permet als usuaris de Windows amb dèficit visual poder esbrinar el que surt a la pantalla escoltant-la i disposar d’ajudes per poder navegar pel programari i el sistema operatiu.

Aquest és el text original de la ponència en català, encara que en la trobada es va fer en castellà, l’àudio està disponible a ivoox, que no vaig llegir per tenir la veu afectada per un refredat i vaig fer servir una veu sintetitzada:

Introducció al 5G

Per entendre què significa el 5G, és convenient donar una ullada als inicis de la telefonia mòbil.

Començament

Va començar de manera analògica en els anys vint del segle passat utilitzat principalment per les forces públiques, i el primer servei comercial es va oferir als EUA a mitjans dels anys quaranta oferint un servei que avui consideraríem deficient.

Desenvolupament de les tecnologies bàsiques

Un fet capital va ser el desenvolupament de la xarxa cel·lular d’antenes, en la qual cadascuna crea una zona (cèl·lula) en una freqüència, que és diferent de totes les antenes que l’envolten. D’aquesta manera un telèfon pot saltar d’una antena a l’altra simplement canviant la freqüència sense «penjar» la trucada. Aquest tipus de xarxa es va desenvolupar entre els anys 40 i 60.

En aquell moment encara no podien fer servir altes freqüències, que era necessari, cosa que es va resoldre a principis dels anys setanta.

1G – Primera generació (cel·lular analògica)

El 1973, Motorola va fer la demostració del primer prototip funcional d’un telèfon personal digital, era un telèfon, d’un quilogram de pes i més de 30 centímetres d’alçada, la bateria no va durar més d’una hora, però encara era analògica.

La comercialització d’aquest tipus de telèfons va començar en els anys vuitanta, aquells artefactes que semblaven un telèfon de marcatge a la part superior d'una bateria de cotxe, i que anàvem arrossegant d’un costat a un altre.

A Espanya, Telefónica va comercialitzar aquest sistema analògic amb el servei MoviLine fins al 2003.

2G – Segona generació (digital)

A principis dels anys noranta surten sistemes digitals que competeixen entre si deixant un guanyador clar, l’estàndard europeu obert i no propietari GSM.

Aquest sistema millora la qualitat de la veu, inclou missatges de text SMS, permet itinerància, facilita la reducció de la mida dels terminals i al ser obert permet la creació d’un mercat amb diversos fabricants i operadors.

En aquest punt, comença la digitalització massiva de totes les centrals telefòniques.

Hi ha una generació intermèdia, anomenada 2.5G, que a finals dels anys noranta ens permet fer servir missatges enriquits i multimèdia EMS i MMS, augmenta la velocitat i la qualitat digital amb un sistema de connexió a Internet més avançat, el General Packet Radio System (GPRS).

3G – Tercera generació (banda ampla)

Apareix a finals del segle passat, proporcionant una més alta velocitat, i comença a permetre la navegació web, televisió, geolocalització, mapes interactius i assistents de navegació, correu electrònic, serveis multimèdia, etc.

4G – Quarta generació (xarxa IP nativa)

Apareix comercialment a principis de la segona dècada d’aquest segle, augmenta la velocitat de les dades que ofereix audiovisuals en alta definició i telefonia IP, noves gammes de freqüència, videoconferència, TV 3D, ús de telèfons mòbils com a càmeres de vídeo en temps real, etc.

5G – Cinquena generació (Comunicacions mòbils en xarxa cel·lular)

Tot i que va ser dissenyat el 2015, no s’implementa comercialment fins al 2019 i encara s'està implementant a tot el món.

El 5G té, a més d’una notable reducció del 90 % del consum energètic de la xarxa, 3 característiques principals que permeten un salt evolutiu en la connectivitat mòbil digital:

·        Velocitat de transmissió molt alta.

·        Molt baixa latència amb alta fiabilitat.

·        Nombre molt elevat de terminals connectats a cada antena.

Vegem cadascuna d’elles:

1. Velocitat de transmissió molt alta

Si el 2G ens permetia transmetre 9,6 k bit/s, el 2,5G el va augmentar a 384 k bit/s, el 3G va pujar fins als 7,2 M bit/s, un 1875 % més que el millor 2.5G i el 4G va augmentar a 100 M bit/s en moviment, però 1 G bit/s en repòs.

El 5G basat en la ubicació ens dona entre 1 i 10 G bit/s i ens permet enviar i rebre dades gairebé instantàniament.

Ens enfrontem a velocitats increïbles, fins i tot comparant-les amb les nostres connexions de fibra domèstica.

Per exemple, descarregar el joc Fornite triga uns 14 minuts en 4G, en 5G el temps es redueix a 24 segons i una pel·lícula de dues hores, en 4G triga 6 minuts i ara en 3,6 segons.

Això ens posa en una situació, on el volum de dades deixa de preocupar-nos i podem fixar la nostra atenció en altres aspectes.

2. Baixa latència i alta fiabilitat

Simplificant, la latència és el temps de resposta a Internet. Per a certes operacions no és el més important, però per a altres en temps real pot marcar la viabilitat d’un sistema.

En 3G la latència és d’uns 70 mil·lisegons, en 4G es redueix a la meitat. En 5G la latència és gairebé nul·la.

A més, afegeix la característica de la seva alta fiabilitat, el sistema garanteix que mai ens fallarà, asseguren una fiabilitat del 99,999 %.

3. Nombre de terminals connectats per antena

Multiplicar per 100 el nombre de terminals connectats per antena respecte al millor 4G, fins a un milió de connexions per quilòmetre quadrat.

Això permetrà una bona cobertura en els esdeveniments massius de desenes de milers de persones, però també permetrà la connexió massiva de sensors de la Internet de les Coses que poblaran el nostre entorn en poc temps.

També permetrà la connexió d’objectes quotidians.

I amb tot això… què?

Vegem on es notaran els canvis, entre moltes altres coses:

Per als usuaris:

  • Una notable millora de l’experiència global i l’arribada d’aplicacions que fins ara no eren possibles.
  • Podem fer amb terminals portàtils coses que fins ara només podíem fer a casa amb fibra, com rebre vídeo en temps real en qualitat 4K.

Per a activitats productives:

  • Es pot esperar que les connexions sense demora permetran a les màquines rebre instruccions a l'instant i poden ser molt més eficients.
  • Per la seva banda, el sector de l’automoció  també podria presentar grans avenços, ja que els vehicles podran rebre informació en temps real gràcies al 5G. Permetrà als conductors prendre decisions en la seva conducció per evitar tota mena d’accidents i imprevistos. També permet la conducció remota de tota classe de vehicles, drons, robots i fins i tot línies de producció.
  • Millores en els sistemes de control de magatzems, productivitat, etc.
  • Seguiment de camps i bestiar.
  • Ús de la realitat augmentada en muntatges de tota mena, des de petits electrodomèstics fins a construcció naval.

Per a l’entreteniment:

  • Jocs i experiències audiovisuals entraran en una nova dimensió que encara no podem imaginar.

Per a la medicina:

  • Millora de la interacció metge/pacient en l’assistència remota. Possibilitat de col·locar sensors connectats en el cos que puguin detectar situacions o fins i tot dosificar fàrmacs.
  • I una evolució de les operacions remotes que ja s’han començat a practicar.
  • Connexions entre equips mèdics i equips d’emergència.
  • Permet als sensors corporals fer un seguiment de la malaltia, fins i tot amb la dosificació de medicaments amb monitoratge en temps real.

Per a les ciutats:

  • Massificar els sensors per a tot, control en temps real: trànsit, recollida i neteja d’escombraries, consum d’aigua i energia, contaminació…
  • Sensors que detecten armes de foc
  • Reconeixement facial en temps real.

Tot està a punt de caure, s’han confirmat grans inversions per dur a terme tot i més del que he indicat, prepareu-vos que venen temps interessants en què l’augment de l’eficiència en molts aspectes de la nostra vida serà la norma.