Telefonía móvil, el amanecer del 5G

5G es el término con el que nos referimos a la quinta generación de la telefonía móvil, es decir, la tecnología que comunica nuestros móviles con la infraestructura desplegada por los grandes operadores de telecomunicaciones. Nuevos servicios, tanto en nuestra vida cotidiana como a nivel industrial, y nuevos dispositivos se apoyarán próximamente en la gran velocidad de transmisión de datos y bajos retardos que proporcionará la tecnología 5G.

Llevamos décadas acelerando; desde los años ochenta se han ido sucediendo las generaciones de telefonía móvil, cada una de ellas con sus dispositivos móviles característicos. El móvil más popular de la primera fue el Motorola 7500, que era negro, bastante grueso y con una tapa que cubría el teclado. En la segunda generación dominaron los Nokia de teclas plateadas y pantalla anaranjada. La tercera estuvo liderada por los primeros iPhone. En la cuarta generación hemos visto muchos modelos, y se han popularizado los Samsung, por encima de los iPhone, Huawei y algunos otros.

Pero, aunque los aparatos que llevamos en el bolsillo son lo más visible, la tecnología móvil incluye muchas otras cosas: desde la definición de las bandas de frecuencias que se pueden utilizar hasta todos los elementos que se deben instalar, las comunicaciones entre estaciones base, etc.

La red móvil se llama también red ‘celular’ porque el territorio se divide en ‘celdas’ o ‘células’. En el centro de cada celda, hay una antena que da cobertura a los usuarios. Lógicamente, el diseño de la red prevé la movilidad de los usuarios, es decir, un usuario que está conectado en una celda, va pasando a otras según se mueve. Esta velocidad puede ser muy alta: pensemos, por ejemplo, en los usuarios del móvil que viajan en el AVE.

Para poder utilizar 5G, es necesario que el teléfono la soporte y que haya infraestructura 5G en la zona. Los teléfonos más recientes incluyen también las tecnologías anteriores, de forma que un teléfono 5G funcionará con la red 4G, pero no al revés.

El encargado de definir 5G, así como las anteriores generaciones, es el 3GPP (3rd Generation Partnership Project), una organización que agrupa a más de 700 empresas, incluyendo fabricantes de infraestructura, como Ericsson, Cisco o Huawei; fabricantes de dispositivos como Samsung, LG, Apple; grandes operadoras como Telefónica, Vodafone, Orange; y también proveedores de servicios, que utilizan la infraestructura, como Google, Facebook o Microsoft.

El objetivo es alcanzar velocidades de 10 o 20 Gigabits por segundo y retardos de un milisegundo

Las principales novedades que aporta 5G son más ancho de banda y menos retardo. Las primeras versiones de 5G soportarán unos 50 ‘Megas’ (Megabits por segundo), y el objetivo es alcanzar velocidades de 10 o 20 ‘Gigas’ (Gigabits por segundo). Pero, además de gran ancho de banda, 5G proporcionará un retardo muy bajo.

Estas características van a permitir el desarrollo de nuevas aplicaciones y el despegue definitivo de nuevos dispositivos. Por ejemplo, el retardo es especialmente importante para los videojuegos ‘online’, en los que la interacción entre los jugadores es muy rápida. También la realidad aumentada, en la que el usuario lleva unas gafas que muestran información adicional, requiere un retardo muy pequeño que las redes actuales no pueden proporcionar. Para este año se espera, por ejemplo, que Apple lance al mercado sus gafas de realidad aumentada. Las aplicaciones industriales y profesionales también evolucionarán cualitativamente con las características de esta tecnología.

Por otra parte, 5G incluye muchas características pensadas para el internet de las cosas. En los últimos años hemos visto un cambio: antiguamente, casi todas las conexiones a internet tenían una persona detrás. Con el internet de las cosas, muchos objetos están interactuando entre sí, intercambiando información para hacer nuestra vida más agradable. Algunos ejemplos son las comunicaciones entre vehículos; la domótica, que nos permite configurar la luz, la calefacción o los electrodomésticos remotamente; y las ciudades inteligentes, que regulan el tráfico, la recogida de basuras o el alumbrado público de manera eficiente. También hay muchas aplicaciones para la industria, ligadas a la digitalización de los equipos.

Quizá sea muy temprano para hablar de 6G, algunos expertos han aventurado que faltan al menos 10 años para que llegue. Desde luego, será más rápido que 5G, y permitirá nuevos servicios que todavía no podemos imaginar. Pero parece un poco pronto para aventurarlo.

La revolución de los sistemas ciberfísicos llega a la industria

A diferencia de las generaciones previas, se intuye que las redes 5G son algo más que una mera evolución en rapidez y cobertura de las comunicaciones móviles. El organismo internacional de estandarización de telecomunicaciones (ITU) ha establecido requisitos técnicos muy ambiciosos que van más allá de los disponibles hasta el momento.

Por ejemplo, 5G está pensado para soportar hasta un millón de dispositivos por kilómetro cuadrado y el volumen de datos disponibles por segundo y superficie se multiplica por 100 respecto a 4G. Además, se dará servicio sin cortes hasta velocidades de 500 km/h, lo que supone un gran impulso a vehículos y transporte conectado.

El retardo entre origen y destino de una comunicación bajará hasta tiempos de 1 milisegundo (10 veces menos que en 4G) y el consumo energético será 1.000 veces menor, tanto en la red como en los equipos.

Estas características dotan de tal potencial a las comunicaciones 5G en entornos industriales y profesionales que nos colocan ante la cuarta revolución industrial. Tras las primeras fábricas a vapor, la electricidad y la aplicación de electrónica y automatización, esta revolución parte de los llamados sistemas ciberfísicos, concepto que implica que todos los dispositivos estarán digitalizados.

Todo equipo o elemento podrá ser monitorizado, medido y controlado a través de sensores. Los datos se almacenarán en sistemas de información avanzados para desarrollar procesos automáticos de control inteligente. Ya conocemos ejemplos: vehículos autónomos, tratamiento médico robotizado, logística automatizada, supermercados sin personal ni cajas, edificios inteligentes... El objetivo es una evolución funcional de la industria.

Las tecnologías deben proporcionar el rendimiento que requieren esas aplicaciones. En este entorno, debemos pensar que, aunque las redes 4G han alcanzado un ancho de banda muy aceptable, presentan limitaciones en fiabilidad –ni el tiempo de transmisión ni el retardo mínimo están controlados– y número de conexiones simultáneas. Se dificultaba así la implantación de las comunicaciones inalámbricas en estos sectores: por ejemplo, las decisiones en un vehículo autónomo o una operación médica robotizada deben ejecutarse en tiempo real. En cuanto a volumen, la monitorización detallada de una infraestructura crítica no puede estar acotada en número de sensores ni requerir esperas para enviar la información. Las comunicaciones 5G permitirán recopilar y comunicar la información masiva que se necesita, así como ejecutar las acciones remotas derivadas de esos datos.

Entre otros factores, 5G logra sus prestaciones gracias a una gestión ‘virtual’: en lugar de desplegar una infraestructura muy grande o ir resolviendo el aumento de usuarios con nuevas antenas o tramos de red, se intenta gestionar de manera óptima y adaptada a cada cliente, con un reparto más inteligente y personalizable de las capacidades de las frecuencias de la señal y las conexiones cableadas de la red principal. Este nuevo modelo de gestión permite a la industria crear redes particulares independientes de un operador comercial, más ajustables a las necesidades y a la privacidad de cada sistema. Por otra parte, el menor consumo, apoyado en esa gestión programada del funcionamiento, mejora la eficiencia energética del 5G y favorece los objetivos estratégicos de reducción del consumo y descarbonización.

¿Me compro ya un móvil 5G?

Para poder utilizar 5G hacen falta dos cosas: un teléfono 5G, y una infraestructura 5G en la zona. De momento, los teléfonos 5G son de gama alta y por eso aún no han llegado al mercado de forma masiva. Por otro lado, los grandes operadores van desplegando las redes a diferente velocidad, comenzando por las ciudades grandes.

Igual que ha ocurrido con 4G, se irán sucediendo diferentes ‘versiones’ de 5G, es decir, las primeras redes 5G tendrán unas características más básicas y, poco a poco, se irán desplegando y mejorando hasta llegar a ser redes 5G completas. Cada operador tiene sus planes y su presupuesto. No podemos olvidar que se trata de inversiones muy importantes: hay que dar cobertura a un territorio muy grande y, en algunos casos, con una población muy dispersa. Por eso, los operadores comienzan siempre por las grandes ciudades, en las que pueden amortizar más rápidamente la inversión.

En España, 5G ya está presente en 38 provincias, y hay cinco operadores que lo ofrecen: Vodafone fue la primera, y llega actualmente a 21 ciudades. El 5G de Orange llega ya a 93 ciudades y su plan es cubrir el 90% del territorio en 2022; Movistar ofrece acceso 5G al 42% de los españoles, y Yoigo y MásMóvil han comenzado en menos ciudades. En Aragón, Movistar cuenta con cobertura 5G en 13 municipios de la provincia de Zaragoza, 11 de Huesca y 2 de Teruel. Vodafone ya ha cubierto más del 50% de Zaragoza. Orange, en su primera fase, cubrirá las zonas más céntricas de Zaragoza para alcanzar una cobertura del 30%.

Lógicamente, la decisión de comprar ya un móvil 5G depende de cada usuario. De entrada, es importante conocer la cobertura de cada operador en nuestra zona. La aplicación ‘opensignal’ nos dice con bastante detalle la cobertura en todo el mundo y los operadores van anunciando sus planes, en unos casos más ambiciosos que en otros.

También es importante pensar qué uso vamos a hacer del teléfono: si somos consumidores de series o nos gusta subir contenido a las redes sociales, tal vez sí necesitemos un gran ancho de banda. Si tenemos suficiente con lo que nos proporciona la red 4G, quizá podamos esperar.

Cuidado: 5G no es lo mismo que Wi-Fi a 5 gigahercios

Existe una cierta confusión entre el término ‘5G’ y las redes Wi-Fi a 5 gigahercios. La confusión viene de las bandas de frecuencias que usa Wi-Fi. El espectro radioeléctrico está regulado por el Estado: por ejemplo, existen unas bandas reservadas para la radio, otras para la televisión y otras para la telefonía móvil.

Por otro lado, existen unos canales libres, es decir, que no requieren licencia, y ahí es donde se utiliza Wi-Fi. Las dos bandas más populares son 2,4 Gigahercios, que es la más antigua, y 5 Gigahercios, que se está popularizando en los últimos años. Esta última tiene menos alcance, pero proporciona más ancho de banda, por lo que está teniendo mucho éxito en los hogares.

Como hemos visto, 5G significa ‘quinta generación’. La confusión proviene de que existen router Wi-Fi duales que crean una red en la banda de 2,4 y otra en la de 5 Gigahercios. En muchos casos, el nombre de la red Wi-Fi termina en ‘5g’. Por ejemplo, en un domicilio puede haber una red ‘mi-casa’ y otra ‘mi-casa-5g’, y de ahí viene la confusión. En resumen, Wi-Fi y 5G son tecnologías totalmente diferentes y no hay que confundirlas.

José Mª Saldaña y Jesús Torres Ingenieros de Telecomunicación. Grupo de Integración TIC en la Fundación Circe

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