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4G LTE

Con el cierre de las redes 2G y 3G asomando en el horizonte, muchas organizaciones se enfrentan a la difícil pregunta de “¿Y ahora qué?”. La pregunta clave que hay que hacerse es: “Bueno, ¿cuál es la aplicación?”. Es decir, cuál es el caso de uso actual o proyectado y cómo se verá afectado por la nueva tecnología LTE. Además, pregúntese dónde está hoy y dónde quiere estar dentro de cinco años; y lo más importante, ¿qué problemas empresariales está intentando resolver con las nuevas capacidades de la red?

Pronto se dará cuenta de que hay muchos elementos asociados a esas preguntas clave sobre el negocio y la tecnología que deben analizarse más a fondo:

• Ancho de banda: determine si necesita que los datos se transfieran en ráfagas o de forma constante a lo largo del tiempo; y decida si necesita transferir sólo unos pocos bytes o varios GB cada día.
• Plan de datos: evalúe si los datos se necesitarán en tiempo real, o si es tolerable un retraso de varios segundos, minutos u horas, y elija el plan más económico.
• Conectividad: decida si los requisitos de comunicación de su organización deben estar localizados en un edificio, una planta o una ciudad, o incluso en un país o en todo el mundo. Considere si debe permanecer siempre en línea, y si el tiempo de inactividad podría ponerle en riesgo de pérdida de ingresos, sanciones reglamentarias o violaciones de la seguridad.
• Entorno: evalúe si su equipo estará en un entorno controlado por el clima o al aire libre en entornos difíciles, incluso peligrosos. Determina si se dispondrá de corriente alterna o si la única opción es la alimentación por batería o solar.
• ¿Y el 5G? Por último, sopesa los pros y los contras de esperar a la 5G. ¿Desea adoptar una tecnología de vanguardia en sus fases iniciales o prefiere confiar en una tecnología de vanguardia probada como el 4G? ¿Una tecnología de vanguardia mejorará su aplicación o su rendimiento? Tenga en cuenta que el 4G también está evolucionando hacia el 5G con el tiempo.

Hoy nos encontramos en una bifurcación del camino. Un camino puede aprovechar Gigabit LTE para aplicaciones de alta velocidad en industrias minoristas, empresariales o de transporte que necesitan conectar sitios o personas con soluciones de alto ancho de banda -y mayor coste- alimentadas por la red eléctrica. El otro camino puede aprovechar 4G LTE optimizado para aplicaciones de IoT en ubicaciones industriales para conectar máquinas y otros activos críticos que requieren un ancho de banda bajo, un coste bajo y una potencia baja o de batería, como se indica en el gráfico siguiente.

Evolución de 4G LTE para IoT

Cada tecnología 4G LTE tiene sus pros y sus contras, mientras que los operadores que se plantean el despliegue de LTE-M o NB-IoT como red secundaria no hacen más que aumentar la complejidad. A continuación, se analizan las opciones tecnológicas para los dispositivos de IoT :

• CAT 1: representa una buena opción para muchas aplicaciones de un solo dispositivo IoT con alimentación de red, como señalización digital y quioscos, controladores industriales y cámaras de seguridad. Está disponible en todo el mundo donde se puede acceder a LTE.
• CAT 3/4: con el potencial de velocidades de hasta 100-150 Mbps, esta tecnología está diseñada para los routers de IoT que conectan varios dispositivos. Sin embargo, puede ser excesiva para la mayoría de las aplicaciones de un solo dispositivo IoT .
• CAT-M/LTE-M: se adapta a las aplicaciones tradicionales de tipo 2G, a los dispositivos que requieren movilidad, como los rastreadores de activos, así como a los sensores alimentados por batería IoT . Definida en 2016, aún no está totalmente disponible en todo el mundo, pero predomina en los mercados de América del Norte y América Latina y en los mercados asiáticos con una adopción temprana de LTE.
• NB-IoT: se adapta mejor a los dispositivos alimentados por batería que no requieren movilidad, como los sensores de activos fijos. Definido también en 2016, no está disponible en todo el mundo por el momento, pero se adapta a los mercados con adopción tardía de LTE, como Europa.

Evolución de 4G LTE para Gigabit LTE

Ahora vayamos por el otro camino con una mirada a Gigabit LTE y la evolución de 4G a 5G. El Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) es un grupo de colaboración de asociaciones de telecomunicaciones que define los estándares para construir la base de las redes celulares, como LTE.

Desde su lanzamiento inicial en 2008, LTE (Long Term Evolution) ha evolucionado, y sigue evolucionando hacia la 5G con el tiempo. Normalmente, el 3GPP publica una actualización importante del estándar cada tres años, seguida de una versión menor. Para diferenciar las versiones mayores de LTE, el 3GPP introdujo nombres comerciales como LTE-Advanced y LTE Advanced Pro. Las versiones 13/14 fueron un hito clave para Gigabit LTE porque la velocidad se duplicó a 1,2 Gbps. La versión 15, que se publicará a finales de 2018, será el primer estándar que defina la 5G.

Cuatro requisitos para conseguir velocidades Gigabit LTE

1. Más canales de RF y agregación de portadoras: piense en múltiples autopistas para transportar más vehículos. Permite aprovechar mejor el espectro disponible, ya que muchas operadoras no disponen de 20 MHz de espectro con licencia por banda.

• Velocidades de datos máximas más altas
• Más capacidad para ráfagas de uso

2. Modulación de orden superior (HOM) (véase la siguiente figura): piense en un autobús frente a un coche para transportar más personas (es decir, datos) por vehículo, donde la red celular y el dispositivo ajustan constantemente la modulación en función de las condiciones de la señal. La desventaja de HOM es que una señal ruidosa o débil es más difícil de demodular, lo que puede dar lugar a retransmisiones y velocidades más bajas.

• 16-QAM: 4 bits/símbolo
• 64-QAM: 6 bits/símbolo, 25% de mejora sobre QAM-16
• 256-QAM: 8 bits/símbolo, 33% de mejora sobre QAM-64
• 1024-QAM: 10 bits/símbolo, 25% de mejora sobre QAM-256.

3. Más antenas MIMO (Multiple Input, Multiple Output): Piense en una autopista de varios carriles con tráfico en dos direcciones (utilizando múltiples antenas para transmitir y recibir datos en paralelo). La mayoría de los dispositivos actuales tienen dos antenas por módem celular, mientras que los dispositivos Gigabit LTE necesitarán cuatro antenas para alcanzar mayores velocidades. Para muchos dispositivos, esto significa pasar de las antenas de conexión directa a las de cable.

4. Más espectro: el uso del espectro con licencia, compartido o sin licencia (3,5GHz/5GHz) para un ancho de banda adicional incluye ahora el Acceso Asistido por Licencia (LAA) y el sistema de Radio de Banda Ancha para Ciudadanos (CBRS).

Sistema de radiocomunicación de banda ancha para ciudadanos (CBRS)

1. A partir de abril de 2015, la FCC autorizó el acceso comercial compartido de la banda de 3,5GHz con los radares militares tradicionales y las estaciones de satélite fijas.
2. El espectro CBRS es asignado individualmente por el Servidor de Atribución del Espectro (SAS), 3 niveles de acceso prioritario

MulteFire

1. MulteFire Alliance es una nueva alianza industrial que promueve las redes privadas basadas en la tecnología LTE
2. MulteFire pasa de LTE para IoT a Gigabit LTE
3. Todavía no forma parte de ningún estándar 3GPP, pero se está considerando para la Rel. 16
4. MulteFire podría sustituir algún día a las redes Wi-Fi

Las redes LTE privadas ofrecen nuevas oportunidades, ya sea para que las empresas desplieguen una comunicación segura para aumentar la flexibilidad y la seguridad añadida, o para que la Industrial IoT (IIoT) construya una red privada, por ejemplo en sitios remotos de agricultura o minería para ejecutar dispositivos y aplicaciones industriales IoT .

El 4G LTE Advanced Pro ya está aquí y prepara el camino hacia el 5G, como ya se ha indicado. Sin embargo, no se verán velocidades Gigabit LTE de inmediato. Se pueden esperar velocidades superiores a los 100 Mbps en buenas condiciones en las redes LTE con licencia. Se podrán alcanzar velocidades aún mayores cuando se disponga de espectro e infraestructura sin licencia.