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5G: definição, funcionamento e importância

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5G se refere à quinta geração de tecnologia para redes móveis e representa upgrades na largura de banda e na latência que viabilizam serviços que antes não eram possíveis com as redes antigas. A tecnologia 5G foi criada para ampliar a rede de celulares 4G LTE ou até mesmo substituí-la. Cada geração é definida por fatores como a tecnologia usada, o tempo entre o envio e o recebimento de um sinal (latência) e a velocidade da transmissão de dados de uma rede para os dispositivos conectados. As redes 5G oferecerão velocidades de transmissão de dados em escala de gigabits (até 10 Gbps), o que reduzirá consideravelmente a latência e ampliará a cobertura em áreas remotas.

No entanto, a tecnologia 5G ainda é um blueprint, já que a infraestrutura de suporte a ela está limitada a poucas regiões em 2021. Mas isso deve mudar em breve. A Coreia do Sul implementou a rede 5G em todo o país. O Japão planejava concluir a sua integração antes das Olimpíadas 2020, que foram canceladas. A Comissão Federal de Comunicações (FCC) dos Estados Unidos e outras jurisdições como a Austrália, a China e a Europa estão trabalhando com provedores de serviços regionais para expandir a cobertura do 5G.

Por que o 5G é tão importante? Neste episódio da série de vídeos Technically Speaking, Srini Kalapala (vice-presidente de tecnologia da Verizon) conversa com Chris Wright sobre o que torna o 5G diferente das redes anteriores, o papel do open source no desenvolvimento do 5G e seu potencial para o futuro das telecomunicações.

As redes 4G atuais estão se tornando sobrecarregadas e a necessidade de ter mais velocidade é maior que nunca.

A explosão da demanda, inevitavelmente, causará problemas para consumidores, empresas e governos. A latência aumentará, a velocidade dos downloads será reduzida e o desempenho geral será impactado. E, à medida que os dispositivos conectados se tornam mais onipresentes, a inconveniência para clientes e empresas é óbvia. Os serviços que dependem de conexão mobile para funcionar (finanças, emergência e segurança da informação) sofrerão cada vez mais com atrasos e falhas na transmissão e no recebimento dos dados.

A proposta das redes 5G é solucionar esses problemas explorando diversas tecnologias complementares: ondas de rádio de maior frequência, beamforming e network slicing. Assim, ele promete aumentar a velocidade de download em até 10 vezes em relação ao 4G, com redução da latência em até 1 milissegundo. Além disso, fatias das redes 5G podem ser dedicadas a serviços críticos para maior segurança.

Todos os negócios dependem do setor de telecomunicações para acesso à Internet. O 5G oferecerá vantagens para várias empresas, em especial por meio do network slicing (saiba mais abaixo): dados utilizados para entretenimento e comunicação terão uma fatia da rede enquanto dados críticos receberão uma fatia dedicada separadamente. Para fazer essa atualização na nossa infraestrutura, o setor de telecomunicações está se concentrando na transição para o 5G. Em geral, essa transformação progressiva para a rede 5G depende da virtualização das redes de acesso a rádio (vRAN) e supõe que o futuro é cada vez mais baseado em containers e nativo em nuvem. Para as empresas de telecomunicações, as RANs representam despesas gerais de rede significativas, executam processamento intensivo e complexo e, agora, enfrentam demandas cada vez maiores à medida que mais casos de uso de edge computing e 5G surgem para os clientes.

No entanto, por meio da virtualização das funções de rede, as empresas de telecomunicações e provedores de serviço de acesso à internet conseguem simplificar as operações de rede e melhorar a flexibilidade, disponibilidade e eficiência. Tudo isso enquanto atendem a um número crescente de dispositivos e aplicações que exigem altas larguras de banda. Isso significa maior velocidade e flexibilidade para setores que dependem de provedores de serviço de acesso à internet, ou seja, todos.

A tecnologia que dá suporte às redes 5G é complexa. As redes de hoje dependem de grandes torres de celular de alta potência, que enviam sinais de baixa frequência (abaixo de 6 GHz) por longas distâncias. O problema é que as baixas frequências de rádio não transmitem dados com a rapidez necessária para atender às altas velocidades previstas para o 5G. 

Além disso, o número de dispositivos conectados está aumentando, o que reduz ainda mais as velocidades. Por isso, novas tecnologias precisarão ser implantadas.

Ondas milimétricas (mmWave)

Essas são ondas com frequências muito altas (20 a 100 GHz) que podem transmitir sinais a uma velocidade incrivelmente rápida. O problema é que a propagação dessas frequências velozes por longas distâncias, trajetos curvos e através de paredes deixa a desejar. Normalmente, são usadas frequências médias e baixas para superar esses obstáculos. Porém, ao instalar nós de mmWave próximos uns dos outros, as ondas de frequência mais alta saltam ponto a ponto e oferecem cobertura máxima de 5G sem fio com latência mais baixa.

Beamforming

As torres de celular transmitem sinais em todas as direções, o que pode causar muita interferência. A tecnologia de beamforming funciona como um semáforo; ela modera os sinais das torres para se concentrarem em um único fluxo de dados, destinado a um usuário específico, em um determinado momento. Após a transmissão desses dados, o sinal é redirecionado para atender à solicitação de outro usuário. Esse sinal personalizado pode reduzir a interferência entre as torres de celular substancialmente, tornando as transmissões de dados mais velozes e eficientes.

Fatiamento de rede (network slicing)

Considerado por alguns como a principal característica do 5G, o fatiamento de rede permite que provedores dediquem fatias virtuais das redes a usuários específicos. Por exemplo, os dados usados para fins de entretenimento, comunicação e internet receberão uma fatia da rede diferente daquela destinada à transmissão de dados entre máquinas – componente essencial da Internet das Coisas (IoT). Dados críticos, como aqueles necessários para veículos autônomos, serviços de emergência e outras infraestruturas vitais, terão um acesso dedicado ao 5G que não poderá ser usado por outros serviços.

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