O 5G não é uma evolução, é uma revolução

O 5G não é uma evolução, é uma revolução. Essa é a opinião unânime dos especialistas que participaram do painel “5G: como a tecnologia irá mudar a nossa vida a partir de 2020”, realizado no dia 28 de maio, no Clube Naval do Rio de Janeiro, com o apoio da Abrasat.

Até aqui, a evolução das gerações de telefonia móvel se referia principalmente ao aumento de velocidade de transmissão de dados. O 5G, no entanto, não será uma simples evolução de velocidade, como explicaram em suas apresentações os palestrantes Vitor Elísio Góes de Oliveira Menezes, Secretário de Telecomunicações do MCTIC; José Marcos C. Brito, Pró-diretor de pesquisa e pós-graduação do INATEL e Secretário Geral do 5G Brasil; Carlos Alberto Camardella, Consultor de Engenharia de Telecomunicações da Claro e Gerson Souto, Assessor Estratégico da SES, com a moderação de Cesar Rômulo Silveira Neto, Presidente do Conselho Diretor do Projeto “5G Brasil”.

A partir de quatro possíveis cenários de utilização das redes de quinta geração no Brasil, os especialistas mostraram suas visões sobre os requisitos e os desafios do 5G e as oportunidades que trará ao país nos próximos anos, em um momento em que o usuário passa da condição de simples consumidor de tráfego, para a de gerador de conteúdo e tráfego. “Em 2022 quase 80% do tráfego escoado nas redes será vídeo (fonte: Cisco), com os fenômenos dos OTTs, como Netflix, e o uso intenso de redes sociais”, explica Marcos Brito. “Isso gerará uma grande demanda por taxa de transmissão. E o requisito de desempenho para esse primeiro cenário de evolução de 5G será uma taxa de transmissão 20 vezes maior do que a disponível no 4G. A taxa de dados de pico deverá ser 20 Gbps contra 1 Gbps do 4G.

Os palestrantes falaram em outros três cenários importantes. O segundo cenário é o de uso massivo de Internet das Coisas (IoT), que tem como característica a escala. “Todo mundo já conhece IoT, mas no 5G a diferença será na escala”, explica Gerson Souto. O terceiro cenário é o da alta confiabilidade e baixa latência. As gerações anteriores de telefonia móvel não tinham a capacidade de oferecer alta confiabilidade. O 5G está sendo desenhado para prover isso. O quarto cenário está ligado à conectividade em regiões remotas, um aspecto muito importante para países como o Brasil.

Gerson Souto explica que esses cenários não são exatamente distintos ou pontuais. Dependendo da aplicação serão usadas mais características de um IoT massivo, ou de uma missão crítica ou a necessidade de throughput. O carro conectado, as cidades inteligentes, e mesmo a conectividade em regiões remotas são exemplos de situações em que conjuntos de aplicações atuarão ao mesmo tempo. “Neste sentido, existem outros exemplos de aplicações interessantes em que a tecnologia satélite será fundamental para melhor desempenho do 5G: a distribuição de conteúdo em hot spots, em lugares como estádios de futebol, onde existe um volume de tráfego muito grande e pontual aumentando a demanda por conectividade em determinado período, ou a bordo de navios e aviões, via a alocação de spot beams dedicados. O 5G vai oferecer tudo isso, mas não necessariamente tudo isso ao mesmo tempo para todas as aplicações”.

Os aspectos fundamentais do 5G que não existiam nas gerações anteriores

O 5G traz novas funções. O aspecto de virtualização de redes é um deles. A definição de redes por software e não por hardware. Com o 5G os servidores serão trabalhados de tal forma que seja possível tirar “fatias” de recurso para diversas aplicações, porque as aplicações, como dito, são diversas em termos de requisitos. O grande diferencial do 5G para conseguir realizar isso são as características de SDN – Software-Defined Networking; NFV – Network Function Virtualization; Network Slicing (fatiamento de rede) e Edge Computing. Segundo Gerson, “todos são elementos novos que vão permitir que se aloquem recursos que antes eram centralizados. Com o 5G, os recursos vão sendo deslocados para mais perto do usuário, na medida da necessidade”.
O primeiro cenário

Para atender ao aumento de demanda por taxa de transmissão, ou o primeiro cenário citado anteriormente, uma mudança necessária é o uso de ondas milimétricas. Faixas entre 20GHz até 40GHz. “É preciso subir a frequência para ter maior capacidade de transmissão. Ao subir a frequência, necessariamente começamos a trabalhar com células muito pequenas. Se hoje usamos células de 10 km de raio, será preciso reduzir esse tamanho ao subir a frequência e aumentar o número de células, o que leva ao cenário de redes heterogêneas, em que haverá células muito pequenas transportando dados, uma macrocélula controlando a rede 5G como um todo e uma super célula num cenário de acesso a áreas remotas”, explica Marcos Brito.

Quais são os desafios que decorrem do aumento da frequência e um número muito grande de células? Segundo Brito, primeiramente, o custo das estações rádio base e o custo da infraestrutura terá que diminuir em função do aumento do número de rádio bases, caso contrário não se viabiliza economicamente a rede. Também é necessário trabalhar a legislação para instalação de estações rádio base, pois com um número muito grande de estações a burocracia para instalação de rádio base também pode ser um fator de inviabilização da rede. Para redução do custo, é importante ainda que haja compartilhamento de infraestrutura entre as operadoras. “Se cada operadora tiver o seu backhaul, a sua radio base, haverá um custo excessivamente elevado e a rede novamente não se viabiliza”.

O segundo Cenário

O segundo cenário é o de IoT e Machine to Machine Communication. O que faz esse cenário extremamente importante são dois fatos ligados ao modelo de negócios das operadoras. O primeiro é que o terminal móvel se aproxima da saturação. Praticamente todo mundo já tem um terminal móvel. Portanto, o aumento de faturamento das operadoras não se dará com o aumento no número de usuários. O segundo fato relevante é que o tráfego que é escoado sem o uso da rede móvel, o tráfego offload, por exemplo via wi-fi, tende a aumentar. Isso significa perda de capacidade de arrecadação das operadoras. Para Carlos Camardella, “o mundo das telecomunicações mudou para sempre. 85% do retorno financeiro está fora da camada de conectividade”. Portanto, as operadoras precisam de um novo modelo de negócios para incrementar a sua receita e a sua lucratividade e o IoT é um novo grande negócio para as operadoras, considerando que ele tem aplicações nas mais diversas verticais, desde saúde, agronegócios, cidades inteligentes, etc.

Para que esse cenário se realize, a palavra chave é “ubiquidade”. “É preciso que a conectividade esteja em todo o lugar”, explica Brito. Existem várias tecnologias hoje disponíveis para implementar as redes de IoT, mas nenhuma delas é capaz de atender o número de terminais que se espera que tenhamos em um futuro próximo. O 5G será a tecnologia viabilizadora do IoT em larga escala e de forma ubíqua.

O requisito para o cenário de IoT massivo é o atendimento de 1 milhão de dispositivos por km quadrado, ou dez vezes mais que o 4G. Há quem estime 7 trilhões de dispositivos de IoT no futuro acessando a rede. Será preciso uma eficiência energética 100 vezes maior do que o 4G.

Esse cenário traz alguns desafios como a desoneração fiscal para dispositivos de IoT, a simplificação dos processos de licenciamento e homologação de dispositivo de RF para IoT e o uso de roaming internacional permanente para aplicações de IoT como facilitador de aplicações que estão embutidas em objetos que se deslocam mundialmente como automóveis, eletrodomésticos, wearables, etc.

O terceiro cenário

O terceiro cenário é o da internet tátil, definido por uma rede ultra confiável com respostas ultrarrápidas, capaz de entregar experiências táteis remotamente. Significa poder interagir com o outro lado da rede e ter a realimentação tátil do que está sendo feito do lado de lá. É considerada a internet que vai de fato revolucionar as aplicações. Será possível a um cirurgião, por exemplo, fazer uma cirurgia remota tendo a realimentação tátil do que o robô está realizando na outra ponta, na pessoa que está recebendo a cirurgia remotamente.

Para viabilizar esse cenário é preciso um retardo entre a transmissão e o retorno do sinal de no máximo um milesegundo, tempo máximo em que o ser humano consegue processar em tempo hábil a realimentação tátil. Esse é um grande desafio tecnológico. O atraso terá de ser 10 vezes menor do que no 4G, não podendo passar de 1ms. A rede também precisa ser extremamente confiável porque, nesse cenário, aplicações extremamente sensíveis serão rodadas. Os desafios para esse cenário são os mecanismos de fiscalização de desempenho e novas tecnologias para atingir os requisitos de desempenho.

O quarto cenário

O cenário de atendimento com tecnologia 5G a áreas remotas tem sido muito trabalhado e discutido no projeto 5G Brasil, tendo em vista as dimensões continentais de nosso país. No Brasil, uma parte da nossa população vive em áreas que ainda não têm cobertura 4G.

Quando se fala em conexão remota, uma das principais verticais envolvidas é o agronegócio. Uma especificidade ligada ao agronegócio é a impossibilidade de se prover conectividade se a sede da fazenda está a mais de 15 km da sede do município. Mesmo em uma fazenda em que seja possível levar a rede até a sua sede, dependendo da sua extensão, maior do que 10km, 15 km, não é possível levar a conectividade ao campo, à plantação. Portanto, um trator de última geração não poderá ser utilizado em sua plenitude porque não é possível tirar informação do trator e levar essa informação para a sede da fazenda. As aplicações de IoT podem resultar em grande aumento de produtividade do agronegócio, mas também em outros setores. O requisito é: uma célula de 50 km de raio, contra 10 km do 4G.

Os desafios para este quarto cenário incluem a desoneração fiscal para que a operadora consiga levar conectividade onde a lucratividade é baixa em função da pequena densidade populacional. É preciso uma regulamentação especial para o uso de rádio cognitivo, que é uma tecnologia que pode ajudar muito na diminuição do custo de implementação desse cenário. É necessário também um modelo de leilão de espectro que privilegie a área de cobertura e não a arrecadação financeira. Ou seja, área de cobertura e não percentual de população coberta. No percentual de população coberta, o foco são as grandes cidades ou as cidades médias, ou as cidades ricas; na área de cobertura, o foco são as áreas rurais, coberturas em estradas, etc. Portanto, um modelo de leilão onde as operadoras terão que cobrir uma determinada área ao invés de pagar pelo espectro.

O acesso a áreas rurais e remotas é muito importante para o Brasil e vai ser viabilizado por meio das características de Network Slicing do 5G de tal forma que seja possível escolher a melhor configuração de rede possível, provendo recursos ao longo da rede, usando máquinas virtuais. Nesse cenário em especial, o satélite tem papel fundamental.

A visão do MCTIC

Em sua participação, o Secretário de Telecomunicações do MCTIC, Vitor Elísio Góes de Oliveira Menezes, destacou a importância de se pensar na transformação digital do país. Essa é uma grande mudança de paradigma, segundo ele. “No início dos anos 2.000, quando fizemos os leilões, o objetivo era conectar a população do país. Hoje mais de 4.000 municípios já tem 4G. Agora temos que pensar na transformação digital. E o MCTIC tem uma estratégia para isso, estruturada na Estratégia Brasileira para Transformação Digital, cujo texto está disponível no site do Ministério”.
Vitor Elísio explica que a estratégia contempla 100 ações para impulsionar a digitalização de processos produtivos e da sociedade num horizonte de quatro anos. O 5G faz parte dessas ações, juntamente com a Internet das Coisas, a Inteligência Artificial e a Segurança Cibernética. O trabalho apresenta também a visão, o diagnóstico e as ações que devem ser tomadas para se alcançar aos objetivos.

Vitor destacou três ações estratégicas para promover a quinta geração. Um documento que vai expressar a visão do país em relação ao 5G; o Plano Nacional de Internet das Coisas, que já está para ser assinado e publicado e a Estratégia Brasileira de Inteligência Artificial.

Uma das aplicações destacadas pelo secretário para o 5G é a agricultura de precisão. Nesta área, destacou o satélite como uma tecnologia essencial. “O satélite é um componente para o 5G principalmente quando se fala em conectividade em regiões remotas. Neste caso, é a tecnologia mais rápida e mais eficiente do ponto de vista econômico. E a evolução tecnológica já permite que se tenha aplicações de IoT direto com o satélite. Quando se fala em IoT se fala em 5G. Eu acredito que o satélite vai funcionar tanto para aplicações diretas no ambiente 5G quanto para provimento de infraestrutura como é o caso do backhaul para uma conectividade local.”

O painel “5G: como a tecnologia irá mudar a nossa vida a partir de 2020” foi uma iniciativa do Grupo de Ciência, Tecnologia, Engenharia, Matemática e Inovação – CTEMI – do Clube Naval, com a coordenação técnica do Comte. Joel Martins de Medeiros.

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