La cuarta generación de tecnologías de teléfonos móviles, 4G, fue una gran mejora en la velocidad de descarga para los usuarios, que podrían comenzar a disfrutar de contenido en vivo en sus teléfonos. Muchas aplicaciones pueden ser compatibles con las redes 4G existentes, pero algunas requerirán 5G. Estos requisitos incluyen tasas de datos más altas y mayor capacidad con una latencia más corta, así como reducciones en el uso de energía y una mayor eficiencia del sistema.
En telecomunicaciones, 5G es la abreviatura utilizada para referirse a la quinta generación de tecnologías de telefonía móvil [4].
La tecnología 5G es la sucesora de la tecnología 4G. Actualmente todavía no está estandarizada y las compañías de telecomunicaciones están desarrollando sus prototipos.
Esta próxima evolución de las redes de teléfonos móviles llamada 5G permitirá, entre otras cosas, navegar a velocidades superiores a 1 Gbps. Esto significa multiplicar la velocidad de navegación actual por diez. Por lo tanto, el 5G implica una mejora en la velocidad: si con el 4G se logra una velocidad de descarga de 150 megabytes por segundo, ésta aumentará a 20 Gbps. Este hecho permitirá ver canales de transmisión en calidad 4K o cámaras equipadas con la capacidad de grabar videos de ultra alta definición y otros servicios que demandan mucho ancho de banda. Además, con el uso de la computación remota 5G también será posible no tener que instalar una gran cantidad de procesadores en algunos objetos, ya que la computación podría realizarse en la nube. Varias industrias pueden ser las primeras beneficiarias de las tecnologías IoT. Se espera que las tecnologías IoT, como la comunicación M2M, complementadas con el análisis inteligente de datos, cambien drásticamente el panorama de muchas industrias. Múltiples aplicaciones en las industrias se están moviendo hacia la movilidad y la inteligencia. La Tabla 3 muestra algunos sectores industriales con requisitos de banda ancha móvil que pueden beneficiarse de las ventajas de 5G IoT.
Fabricación |
Ciudades inteligentes |
Edificios inteligentes |
Salud |
Transporte |
Monitorización de producción |
Control de tráfico |
Control de accesos |
Monitorización de salud |
Diagnóstico de vehículos |
Monitorización de máquinas |
Iluminación inteligente |
Gestión energética |
Diagnóstico remoto |
Coches sin conductor |
Control de robots |
Contadores de Parking |
Contadores inteligentes |
Cirugía Robótica |
Control de camiones |
Control de existencias |
Gestión de residuos |
Alarmas y control de seguridad |
Detección de caídas |
Monitorización de drones |
Esta tecnología funcionará en las bandas de 3,6 y 26 GHz en 2020 en la Comunidad Europea. La NSA 5G NR o la nueva radio independiente 5G es el primer estándar de la quinta generación de redes móviles oficialmente aprobada por el Programa de Asociación de Tercera Generación (3GPP).
La tecnología 5G supone numerosas mejoras con respecto a la generación anterior, lo que abrirá un mundo de posibilidades. Con 5G pasaremos de estar conectados sólo a personas a un mundo donde todo está conectado. El estándar 5G debe admitir hasta 1 millón de dispositivos conectados por kilómetro cuadrado, ofreciendo infinitas posibilidades para que los dispositivos IoT estén conectados. Esta densidad de dispositivos permitirá otro avance significativo: Cumplir promesas reales como ciudades conectadas o el automóvil autónomo.
Un problema importante para los dispositivos y servicios de IoT es la latencia. En la comunicación de datos y las redes digitales, la latencia se utiliza en dos contextos principales. Uno representa un viaje de ida, mientras que el otro es un viaje de ida y vuelta. La latencia unidireccional se mide contando el tiempo total que tarda un paquete en viajar desde su origen hasta su destino, mientras que la latencia de ida y vuelta se mide agregando la latencia unidireccional desde el destino al tiempo que tarda el paquete en regresar, alcanzar el destino y volver a la fuente. El tiempo de propagación, el retraso en la transmisión y el almacenamiento o el procesamiento del dispositivo limitan la latencia en las redes de comunicación. Una segunda mejora importante de las redes 5G es que debería ofrecer a los usuarios una latencia máxima de sólo 4 ms, por debajo de los 20 ms en las células LTE. La especificación 5G también requiere una latencia de sólo 1 ms para las comunicaciones de baja latencia (URLLC) ultra fiables. En muchas aplicaciones IoT, la latencia mínima es crucial ya que los actuadores y sensores deben operar muy rápido para ser útiles y hacer operaciones efectivas.
Por otro lado, 5G ofrece otra ventaja que también es muy importante para las aplicaciones IoT; 5G requiere un menor consumo de energía que 4G. Esta reducción ofrece la posibilidad de incluir más sensores en muchas aplicaciones y sistemas de IoT. El bajo consumo de energía es un requisito clave para garantizar años de vida útil de la batería. Además, varias tecnologías y problemas relacionados con el IoT enfocados en la reducción del consumo de energía del IoT han sido descritos en la literatura [5-6]. Una expectativa de diseño clave de los dispositivos habilitados para IoT es que deben presentar bajos consumos de potencia con una vida útil de la batería de hasta 10 años en algunas aplicaciones.
Además, algunos de estos dispositivos IoT pueden alimentarse mediante el aprovechamiento de energía de las señales de radio de su alrededor o de la energía solar. Investigadores, científicos e ingenieros se enfrentan a desafíos emergentes en el diseño de sistemas basados en IoT que pueden integrarse de manera eficiente con las comunicaciones inalámbricas 5G. Para garantizar una vida útil prolongada de la batería y reducir el consumo de energía, algunas tecnologías se habilitan con dos características de ahorro de energía: Recepción discontinua extendida (eDRX) y modo de ahorro de energía (PSM) [7].
Los requisitos principales para 5G de IoT y M2M son los siguientes: Muchos más dispositivos conectados con gran cobertura en aplicaciones dentro de edificios y eficiencia de señalización.