Tipos de 5G: qual é a melhor para sua organização?

A tecnologia 5G não é uma solução única que pode permitir a transformação digital com o toque de um botão. Existem três tipos de 5G, cada um com seus casos de uso e recursos específicos, que os líderes empresariais precisam entender.

A tecnologia sem fio 5G é dividida em três tipos (banda baixa, média e alta) nomeados em função do espectro de frequências de rádio que eles suportam.

• O 5G de banda baixa transmite dados em frequências entre 600 e 900 MHz
• O 5G de banda média transmite entre 1 e 6 GHz
• O 5G de banda alta transmite de 24 a 47 GHz.

Todas as principais operadoras norte-americanas, incluindo a AT&T, Verizon e Google (e a maioria das operadoras em todo o mundo) oferecem as três bandas. Antes de entrarmos nos recursos que cada banda oferece, vamos dar uma olhada mais de perto na tecnologia 5G em si, como ela funciona e por que as empresas de todo o mundo estão interessadas em seu potencial.

5G, ou tecnologia móvel de quinta geração, é uma nova especificação para redes sem fio desenvolvida em 2018 pelo 3rd Generation Partnership Project (3DPP) para orientar o desenvolvimento de dispositivos, incluindo smartphones, PCs, tablets e outros, que são projetados para funcionar em redes 5G.

Assim como os padrões de tecnologia sem fio anteriores, como 3G, 4G e 4G LTE, o 5G envia e recebe dados em ondas de rádio. No entanto, devido a melhorias na latência e largura de banda, as redes 5G são capazes de velocidades de upload e download muito mais rápidas. As velocidades de download de algumas redes 5G podem chegar a até 10 gigabits por segundo (Gbps), tornando-as ideais para novas tecnologias, como inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina (ML) e Internet das coisas (IoT).

À medida que os casos de uso do 5G aumentam, também aumenta a demanda por redes que possam suportar os dispositivos que funcionam com ele. Somente na América do Norte, mais de 200 milhões de residências atualmente têm acesso a velocidades de conexão 5G (link externo a ibm.com), com expectativa de que esse número dobre nos próximos quatro anos.

Como outros tipos de redes sem fio, a tecnologia 5G opera em uma área geográfica de cobertura dividida em "células". Dentro de cada célula, um dispositivo como um telefone 5G, PC ou sensor de IoT pode se conectar à internet por meio de ondas de rádio. Esse mesmo método de estabelecer conexões foi usado em gerações anteriores de redes sem fio, mas, com o 5G, as melhorias tecnológicas permitiram velocidades muito mais rápidas.

Novo padrão de RAT

O padrão 5G NR (New Radio) para redes celulares estabelecido pela 3DPP em 2018 define a próxima geração de especificações da tecnologia de acesso por rádio (RAT) para todas as redes móveis 5G. De forma crítica, o novo RAT lançado em 2018 abre o espectro 5G acima de 6 GHz — bandas de frequência que antes não eram utilizadas por dispositivos celulares.

Fatiamento de rede

Outro desenvolvimento fundamental da implementação do 5G em 2018 foi a adição do fatiamento de rede. O 5G oferece aos provedores de telecomunicações a capacidade de implementar redes virtuais independentes, além de redes públicas, usando a mesma infraestrutura 5G. Esse recurso, exclusivo do 5G, oferece aos usuários mais funcionalidade ao trabalhar remotamente e, ao mesmo tempo, permite um alto nível de segurança.

Redes privadas

As empresas habilitadas para 5G podem criar redes totalmente privadas com recursos de personalização e segurança, que permitem mais controle e mobilidade para seus funcionários em uma ampla gama de casos de uso.

O 5G tem sido elogiado por seu potencial transformador em vários setores, em grande parte devido às frequências mais altas que utiliza e seus novos recursos em torno da transferência rápida e segura de grandes volumes de dados. Desde que a tecnologia de banda larga foi lançada pela primeira vez no início dos anos 2000, a quantidade de dados gerados por dispositivos sem fio tem aumentado exponencialmente. Hoje, tecnologias de ponta como IA e ML exigem muitos dados para serem executadas em redes mais antigas. Os dispositivos 5G, por outro lado, são perfeitamente adequados para aplicações com grandes requisitos de dados. Aqui estão algumas diferenças importantes entre o 5G e seus antecessores.

• Menor pegada de carbono física: os transmissores 5G são menores do que aqueles usados em redes 3G, 4G e 4G LTE, e as pequenas células em que as áreas de cobertura são divididas exigem menos energia.
• Taxas de erro aprimoradas: a implementação do 5G depende de um Esquema de Modulação e Codificação adaptável (MCS), um esquema para transmitir dados que é muito mais poderoso do que os esquemas usados nas redes 3G e 4G. Como resultado, as Taxas de Erro de Bloco (BER) do 5G (a frequência de erros em suas redes) são muito menores.
• Melhor largura de banda: ao usar uma gama mais ampla de frequências de rádio do que as gerações anteriores de redes, o 5G pode suportar mais dispositivos em suas redes ao mesmo tempo.
• Baixas latências: a menor latênciado 5G (uma medida do tempo que os dados levam para se mover entre dispositivos na rede) torna atividades como jogar videogame, baixar um arquivo ou trabalhar na nuvem muito mais rápidas do que em outros tipos de redes sem fio.

Veja a seguir um olhar mais atento sobre os três tipos de redes 5G e por que as empresas devem considerá-los.

5G de banda baixa

O 5G de banda baixa opera em frequências entre 600 e 900 MHz, muito próximas das frequências de estações de TV e rádio. Embora não sejam "rápidas" de forma alguma, essas frequências ainda são consideravelmente mais rápidas do que as velocidades 4G (até 10 vezes em alguns casos) e são capazes de viajar longas distâncias e cobrir grandes áreas. Para usuários dispostos a sacrificar a velocidade pelo alcance, o 5G de banda baixa é uma ótima opção.

5G de banda média

Embora mais rápido do que a banda baixa, o 5G de banda média ainda não é capaz de atingir as velocidades exigidas por aplicações de ponta, como IA, ML e IoT. O 5G de banda média opera em frequências que variam de 1 a 6 GHz, o que lhe dá mais capacidade para mover volumes maiores de dados, mas não em uma grande área. Uma consideração importante para as empresas que buscam aproveitar as redes 5G de banda média é o fato de que os edifícios e outras estruturas sólidas podem interferir na conectividade, especialmente na extremidade superior da largura de banda.

5G de banda alta

O 5G de banda alta não pode viajar muito longe, mas é capaz de fornecer as velocidades extremamente rápidas que as aplicações mais interessantes do 5G exigem. O 5G de banda alta é o padrão ouro para muitas tecnologias transformadoras, como veículos autônomos, robótica e cidades mais inteligentes. Grande parte dessa velocidade e desse desempenho alardeados se deve à tecnologia de ondas milimétricas (mmWave) do 5G, um espectro específico entre 30 e 300 GHz.

• Ondas milimétricas (wwWave): os casos de uso das mmWaves são ligeiramente diferentes de outros tipos de redes 5G e incluem data centers, streaming de vídeo e realidade aumentada/virtual (AR/VR), que exigem velocidades e desempenho mais altos do que o espectro de banda baixa e as redes 5G de banda média podem oferecer. Embora o 5G mmWave seja superior a outros tipos de 5G em termos de velocidade e desempenho, ele sofre das mesmas limitações quando se trata de interrupções na linha de visão. Por exemplo, edifícios, folhagem densa e até mesmo chuva forte podem impedir as conexões 5G mmWave.
• Compartilhamento dinâmico de espectro (DSS): para lidar com alguns dos problemas de linha de visão que as frequências 5G de banda mais alta têm, algumas operadoras implantam 5G nas mesmas frequências normalmente usadas com telefones e dispositivos móveis 4G. O compartilhamento dinâmico de espectro, ou tecnologia DSS, como é conhecida, permite que as organizações atinjam velocidades 5G sem substituir a infraestrutura existente.

Além de sua velocidade, a tecnologia 5G é mais segura e confiável do que as gerações anteriores de redes sem fio, permitindo novos recursos e benefícios que empresas de todos os tipos devem considerar.

• Comunicações ultraconfiáveis de baixa latência: as comunicações ultraconfiáveis de baixa latência, ou URLLC, são um novo recurso de comunicação que foi projetado especificamente para suportar os requisitos de latência e confiabilidade da IoT e outras aplicações de alta demanda que operam em redes 5G. Com o URLLC, as velocidades de comunicação são instantâneas, independentemente de onde as duas partes estejam fisicamente localizadas. A URLLC permite tarefas que vão desde automação e operação de veículos remotos até jogos com fones de ouvido AR/VR.
• Banda larga móvel aprimorada: a banda larga móvel aprimorada, ou tecnologia eMBB, é um novo padrão para serviços 5G que aumenta a largura de banda e diminui a latência em comparação com o 4G. Desenvolvidas pela 3GPP como parte de seu padrão 5G NR, as diretrizes eMBB servem para aumentar as taxas de dados, a largura de banda e o rendimento em redes 5G, melhorando uma ampla gama de serviços de mídia. As aplicações cobertas pelo padrão eMBB incluem streaming de vídeo, jogos e operações de AR/VR.
• Comunicações maciças de tipo de máquina: comunicações maciças de tipo de máquina, ou mMTC, é outro padrão que a 3GPP lançou como parte de suas diretrizes 5G NR para lidar especificamente com serviços e aplicações que utilizam tecnologia IoT. O mMTC normalmente abrange uma arquitetura de rede projetada para comunicações de alta velocidade e baixa latência entre um grande número de dispositivos e/ou máquinas IoT em uma única rede. Exemplos de mMTC incluem redes de transporte inteligentes, fábricas inteligentes e redes de energia inteligentes.

Devido à sua velocidade, requisitos de latência e confiabilidade, o 5G está rapidamente se tornando uma das tecnologias facilitadoras mais comentadas disponíveis atualmente. De carros sem motorista a redes de energia inteligentes e salas de operação remotas, aqui estão alguns dos desenvolvimentos mais empolgantes que o 5G está viabilizando:

• Veículos autônomos: de táxis e drones a aviões sem piloto, o 5G está por trás de alguns dos projetos mais avançados em veículos autônomos. Até o 5G, os carros autônomos eram uma utopia devido aos requisitos de dados que os padrões anteriores de rede sem fio não conseguiam atender. Hoje, as velocidades de conexão do 5G estão permitindo avanços na operação remota ou autônoma de carros, trens, aviões e muito mais.
• Fábricas inteligentes: o 5G, juntamente com a tecnologia IA, ML e IoT, está tornando as fábricas mais seguras, inteligentes e eficientes graças a avanços em tudo, desde economia de combustível e reparo de equipamentos até câmeras operadas remotamente que ajudam a evitar roubos e tornar os ambientes de trabalho mais seguros. Por exemplo, em um armazém movimentado, drones e câmeras conectados por meio da IoT que opera em uma rede 5G podem ajudar a localizar e transportar mercadorias com mais rapidez e eficiência do que os funcionários humanos — e com menor pegada de carbono.
• Cidades inteligentes: ambientes urbanos hiperconectados estão começando a depender da rede 5G para estimular a inovação em áreas como segurança pública, descarte de resíduos e mitigação de desastres. Algumas cidades utilizam sensores com recursos 5G para rastrear padrões de tráfego em tempo real e ajustar os sinais para alterar o fluxo, minimizar congestionamentos e melhorar a qualidade do ar. Além disso, as redes de energia 5G monitoram a oferta e a demanda em áreas densamente povoadas e implementam aplicações de IA e ML para "aprender" em quais momentos a energia está em alta ou baixa demanda.
• Saúde inteligente: o setor de saúde tem sido um dos maiores e primeiros beneficiários das velocidades de conexão 5G. Um exemplo é a área de cirurgia remota, que utiliza robótica e uma transmissão ao vivo de alta definição conectada à internet por meio de uma rede 5G. Outra opção é a saúde móvel, em que o 5G permite que os trabalhadores médicos em campo acessem de forma rápida e segura os registros de pacientes, possibilitando decisões mais rápidas e informadas com o potencial de salvar vidas. Por fim, durante a pandemia, o rastreamento de contatos habilitado por 5G e o mapeamento de surtos desempenharam um papel importante em manter as pessoas seguras.
• Edge computing: aedge computing, uma estrutura de computação que permite que cálculos sejam feitos mais perto das fontes de dados, está rapidamente se tornando o padrão para as empresas que consideram o processamento de dados uma de suas principais competências. De acordo com este white paper do Gartner (link externo a ibm.com), até 2025, 75% dos dados corporativos serão processados na edge (em comparação com apenas 10% atualmente). Essa mudança, impulsionada pela conectividade e velocidade 5G, economiza tempo e dinheiro para as empresas e permite um melhor controle sobre grandes volumes de dados.

Antes que as empresas possam aproveitar totalmente o 5G, elas precisam de uma plataforma construída para isso. O IBM Cloud Satellite permite que empresas de todos os tipos implementem e executem aplicativos de maneira consistente em ambientes locais, de edge computing e de nuvem pública em uma rede 5G. E tudo isso é possibilitado por comunicações seguras e auditáveis dentro do IBM Cloud.