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Cada nova geração da internet nos trouxe os benefícios específicos. O primeiro tipo de geração de rede sem fio nos trouxe os primeiros telefones celulares, permitindo a comunicação entre longas distâncias. A segunda rede sem fio 2G nos permitiu enviar uma mensagem de texto rápida, e a 3G permitiu que os usuários de celulares se conectassem à internet imediatamente. Atualmente, a maioria de nós está usando a rede 4G, o que nos trouxe a velocidade da internet que desfrutamos hoje. Embora a velocidade da rede de quarta geração pareça uma tecnologia de ponta e possa ser suficiente para satisfazer as necessidades de um usuário moderno, o que é rede 5G e por que ela é necessária?
Ter cada vez mais dispositivos conectados à rede sem fio está levando a rede 4G ao limite, pois ela pode fornecer conectividade online apenas para uma certa quantidade de aparelhos. A rede 5G foi criada para fornecer muito mais largura de banda digital para a rede e torná-la mais rápida do que nunca. Ela será capaz de armazenar até mil vezes mais dispositivos digitais do que as redes anteriores ao 5G.
Os usuários de hoje podem conectar quase todos os dispositivos em sua casa à internet, simplesmente não há espaço suficiente para eles se encaixarem na rede 4G. Por esse motivo, a rede 5G se tornará a camada de base para tecnologias de ponta, como internet das coisas, direção autônoma, realidade virtual e assim por diante. Mas como exatamente a rede 5G é diferente das outras?
Tabela de Conteúdo
O Que É Rede 5G?
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Um dos principais pontos que devem ser levados em consideração ao descobrir a rede 5G é que, quando ela estiver totalmente operacional com capacidade total, as conexões de rede com fio não serão mais necessárias. Dispositivos como HDTV, sistemas de segurança, aparelhos inteligentes, veículos controlados automaticamente e muitos outros não precisarão mais de cabos para fornecer comunicações ou outros tipos de serviços de entretenimento.
Embora seja seguro dizer que esse tipo de conectividade é chamado de rede 5G, não é exatamente correto chamá-lo dessa maneira. Todas as diferentes gerações da internet foram chamadas de maneiras diferentes.
A rede sem fio de quinta geração é a mais recente empreitada da tecnologia celular. Ela foi projetada pelos desenvolvedores para permitir ainda maior velocidade e capacidade de resposta da rede sem fio. Se você está se perguntando o que significa tornar a internet que você tem ainda mais rápida, imagine baixar arquivos não a dezenas de MB/s, mas a dezenas de GB/s. Essa é uma experiência completamente diferente, certo? Prevê-se que a latência seja inferior a 1ms ou mesmo inferior para utilizações que requerem resposta instantânea.
Para entender melhor o que é 5G e o que essa rede está trazendo para o mercado, não basta saber que ela apenas aumenta as velocidades, a capacidade e a latência. A rede de quinta geração oferece muitos recursos, como fatiamento de rede. Esse recurso permite que o provedor de rede crie várias redes virtuais em um sistema 5G. O fatiamento da rede oferece muitas possibilidades para seu usuário. Com os próximos sistemas de internet das coisas e carros autônomos, será possível distribuir a conectividade de rede entre todos os aparelhos com mais precisão. Por exemplo, carros autônomos precisarão de muito mais capacidade de resposta do que dispositivos domésticos, e isso será possível devido ao fatiamento da rede.
Os Fundamentos do 5G
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Embora o terreno da rede de quinta geração ainda seja incomum para muitos cientistas, há uma certa quantidade de novas tecnologias que começaram a crescer como a base do 5G.
As principais tecnologias que compõem o que é rede 5G são:
Ondas Milimétricas
Você provavelmente não terá problemas ao dizer que a rede 5G e as ondas milimétricas podem ser usadas como sinônimos, mas ainda há algumas conclusões importantes a serem conhecidas. Sendo apenas uma parte do que a tecnologia 5G usará, as ondas milimétricas combinadas com frequências de 'banda baixa' e 'sub-6 GHz' criarão velocidades de dados mais rápidas com vários outros benefícios para os clientes.
O próprio termo mmWaves refere-se a uma certa parte do espectro de frequência de rádio que está entre 24GHz e 100GHz. Ambas as frequências têm uma coisa em comum - seu comprimento de onda é muito curto. O objetivo da tecnologia mmWaves é usar o intervalo não utilizado da frequência de onda para aumentar muito a quantidade de largura de banda disponível na rede. O problema com as atuais frequências de rádio 4G é que elas estão fortemente congestionadas com muitos outros sinais, e o mmWaves visa corrigir isso. Por outro lado, enquanto as Ondas Milimétricas podem contribuir para o que é um dos principais objetivos da rede 5G - um grande aumento de velocidade na transferência de dados -, a distância da transferência se torna um pouco menor.
Para resumir as frequências, as mais baixas podem se beneficiar no aumento da velocidade, enquanto as de alta frequência aumentam a distância, mas proporcionam transferências mais lentas. A razão pela qual os cientistas escolheram as mmWaves na tecnologia 5G é que ela pode cobrir áreas menores e densamente povoadas, o que será um dos maiores benefícios em muitas cidades.
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Small Cell
A outra tecnologia chave que desempenha um papel importante na tecnologia 5G é a Small Cell. Embora a infraestrutura de rede tradicional atual tenha muitas limitações, a tecnologia 5G visa aumentá-las bastante. Essa é uma tarefa realizável usando a tecnologia Small Cell. É um sistema de transmissão sem fio de baixa potência e curto alcance, ou estações base, que cobrem uma pequena localização geográfica. Também pode abranger aplicações internas ou externas.
As estações base Small Cell são capazes de lidar com altas taxas de dados para usuários individuais, e essa tecnologia desempenhará um papel significativo no fornecimento eficiente de banda larga móvel de alta velocidade e aplicações de baixa latência. Para entender melhor as Small Cells e o que é 5G, vamos dar uma olhada em três partes da tecnologia SC.
Femtocélulas. É uma pequena estação base móvel projetada para fornecer cobertura estendida para aplicações corporativas e residenciais. Seu objetivo é resolver o problema do alcance da operadora de celular para quem tem pouca força de sinal em sua localização.
Picocélulas. Uma pequena estação base celular que é usada para cobrir uma pequena área. Um bom exemplo disso é cobrir locais como escritórios, estações internas ou outros locais que reúnem muitas pessoas sob o mesmo teto.
Microcélulas. Em comparação com as femtocélulas e picocélulas, as microcélulas são projetadas para suportar uma quantidade maior de usuários. Devido ao seu alto poder de transmissão, pode cobrir lugares como cidades, metrôs e torná-los 'inteligentes'.
MIMO Massivo
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A terceira parte do que é 5G é um Multiple-Input Multiple-Output, ou apenas MIMO. É uma tecnologia que inclui muitas camadas, mas também pode ser simplesmente descrita como o uso simultâneo das mesmas frequências de rádio para transmitir sinais diferentes. Isso significa que nas estações base, várias antenas podem estar transmitindo sinais, e outras várias antenas podem estar recebendo e dividindo-os simultaneamente.
As redes MIMO padrão costumam usar de duas a quatro antenas para transmitir dados e o mesmo número para recebê-los, mas já que estamos falando do MIMO massivo, é importante saber que esse sistema pode suportar um número muito maior de antenas do que um simples. Por um número maior, significa que em vez de dois ou quatro, o MIMO massivo pode aumentar o número de antenas para dezenas.
Nas estações-base, algoritmos MIMO massivos criam as melhores rotas de transmissão possíveis pelo ar para chegar ao usuário. Ele usa a tecnologia beamforming, que será descrita em breve, e o MU-MIMO, que expande a capacidade total por estação base, permitindo a comunicação com vários dispositivos usando os mesmos recursos e criando um lado do dispositivo praticamente unificado.
Beamforming
Seguindo adiante com as tecnologias que se somam ao que é rede 5G, o Beamforming é outro elemento crucial para o processo. É uma técnica sem fio que utiliza tecnologias avançadas de antena em dispositivos móveis e estações base de redes para focar um sinal sem fio em uma direção específica, em vez de enviá-lo por uma área ampla. Um bom exemplo disso é comparar a luz de uma lanterna com um ponteiro laser. Enquanto a lanterna ilumina uma ampla área da sala, o laser aponta para um ponto específico, assim como o Beamforming.
Com uma enorme quantidade de elementos de antena no sistema, o Beamforming pode se tornar uma versão 3D do transmissor de dados. O 3D Beamforming pode criar feixes verticais e horizontais e enviá-los para os usuários, o que eventualmente resultará no aumento das taxas de dados e capacidade de seus usuários que podem estar localizados em vários locais.
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Full Duplex
A quinta base do que é rede 5G é uma operação Full Duplex. O que os cientistas estão tentando fazer nesta tecnologia é obter uma transmissão e recepção em um único canal de frequência para melhorar a eficiência espectral atingível. O principal desafio que os cientistas enfrentam é que é difícil encontrar uma maneira de mitigar a queda no desempenho imposta pela auto-interferência.
O Full Duplex é um conjunto de técnicas como supressão passiva, cancelamento analógico ativo e cancelamento digital ativo.
Os Usos da Rede 5G
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Embora os custos da infraestrutura de rede de quinta geração possam ser enormes e os clientes sempre tenham mostrado uma intolerância significativa ao aumento de impostos, algumas tecnologias que estão chegando em nosso caminho precisarão de uma rede 5G como base. Para provar a necessidade de uma rede 5G, o setor de telecomunicações terá que encontrar uma maneira de demonstrar o que é capaz de receber o 5G no lugar do 4G.
Vamos ver alguns exemplos de por que o 5G será crucial em breve.
- Carros autônomos. Confiar na tecnologia para aumentar a segurança nas estradas pode não parecer a melhor ideia, mas ter uma latência próxima de zero na transmissão de dados de automóveis pode mitigar muitos perigos das estradas. A rede 5G desempenhará um papel crucial aqui por causa de sua velocidade e conectividade completa.
- Realidade Virtual e Aumentada. A velocidade de transmissão dos dados em realidade virtual ou aumentada terá um papel importante para fornecer um ambiente sensorial em tempo real que seja crível para o usuário. Para fornecer uma experiência de realidade virtual e aumentada sem problemas, será necessária uma conexão que possa enviar dados de até 5 GB por segundo.
- Computação em Nuvem. A internet é mais do que apenas um lugar para conteúdo, mas também o facilitador da conectividade em redes de longa distância. O que o 5G oferece é que os serviços de computação em nuvem poderão se aproximar muito mais do usuário do que estão agora. Isso é semelhante ao que é o Edge Computing - aproximando os servidores do cliente, minimizando as latências causadas pela distância. Isso poderia ser uma vantagem na competição entre os serviços de telecomunicações.
- Internet das Coisas. A próxima revolução da era digital surgirá com a conectividade de baixa latência da rede 5G. Coisas como cozinha, segurança, limpeza doméstica e outros eletrodomésticos ganharão vida com a ajuda da rede de última geração. O aumento da eficiência será visto em pouco tempo. Esses aplicativos máquina a máquina permitirão cenários em que os dispositivos assumirão o controle dessas atividades e indústrias, como a manufatura.
- Assistência médica. O maior objetivo de revolucionar a tecnologia é sempre melhorar a vida das pessoas, e a saúde é uma das questões mais importantes. A conectividade de baixa latência da rede 5G mudará o tratamento clínico como sabemos. Os cidadãos de localidades rurais não precisarão mais se mudar para cidades maiores para receber cuidados de saúde adequados. A mais nova rede permitirá a oportunidade de receber soluções e suporte em tempo real de cirurgiões de todo o mundo.
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Visão Geral
Não há como negar o que o 5G vai beneficiar seus usuários. Ao longo da evolução da rede, cada rede de geração nos trouxe muitas possibilidades e tornou nossa vida mais eficiente, global e mais conveniente. Embora a rede 5G já esteja aqui, a implementação e construção dela demorará um pouco para atingir a maior parte da população.
Referências Científicas
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