5G - Uma mudança de paradigma nas comunicações - Parte 2

 

No artigo anterior na parte 1, abordei uma pequena história de como chegamos até aqui, começando pela primeira geração da telefonia celular, passamos pela segunda, terceira e agora estamos chegando ao ocaso da quarta geração da telefonia celular, e certamente até o final de 2021 estaremos no alvorecer da quinta geração, o tão esperado 5G.  

Por que o 5G, a quinta geração é aguardada com tanto entusiasmo?

Porque o 5G, vai revolucionar a maneira da comunicação entre os seres humanos e milhares de dispositivos, em nosso dia a dia, todos conectados e interagindo entre eles e conosco. A quinta geração, o 5G, é muito mais que a quinta geração de telefonia digital, e uma nova forma de relacionamento entre os seres humanos e tudo que possa estar conectado à rede.

 O 5G está suportado por três grandes pilares, a velocidade, a latência e a conectividade:

-Velocidade: Enquanto no 4G poderíamos chegar a velocidades de 100 Mbp/s (100 milhões de bits por segundo) em condições ideais, no 5G podemos chegar a 1 Gbp/s (um bilhão de bits por segundo) nas mesmas condições. Mas como entender como esta velocidade vai mudar nossa percepção, a velocidade é a quantidade de dados/informação que podemos transferir de um meio para outro na unidade de tempo, ex: um filme em formato digital, com 1 Terabyte (um trilhão de bytes), sendo transferido de um servidor para um computador com uma velocidade de 100 Mbp/s de transferência, demoraria 166 minutos, entretanto com 1 Gbp/s de velocidade, demoraria 16 minutos, uma incrível redução de tempo.

-Latência: Enquanto no 4G, a latência está em torno de 50 ms(milissegundos), no 5G a latência pode ser de 1 ms. Mas como entender este parâmetro de forma prática, bem, vamos imaginar um jogo online onde você está no Rio de Janeiro pilotando um carro e o jogo está hospedado num servidor em São Paulo, ao você dar um comando mudando de direção, o sistema deve reagir simultaneamente ao seu comando, este tempo de reação é a latência do sistema. Em outras palavras latência é o tempo que a rede leva para responder a uma solicitação.

-conectividade: Enquanto no 4G, o número de dispositivos conectados podem chegar a 10.000 por km2, no 5G poderemos ter mais de 1 milhão de dispositivos conectados por km2. Desta forma, o 5G vai permitir que muitos dispositivos domésticos sejam monitorados e controlados a distância pelo seu smartphone, com custos bem menores que as aplicações disponíveis nos dias de hoje. É claro que muitas modificações serão necessárias nos dispositivos domésticos atuais para que um ecossistema seja possível de operar, sua velha geladeira não vai ficar inteligente, mas sua Smart TV já vai estar quase pronta.

Estes três pilares, que já existiam no 4G, mas serão potencializados no 5G, irão permitir mudar a velocidade e a latência dos dados, vídeos e voz, e em consequência vai alterar o cenário das cidades conectadas, da indústria, da educação, da agricultura, da medicina, do indivíduo, dos transportes, dos bancos e nas residências.

 Algumas tendencias que certamente estarão disponíveis em alguns anos, sempre considerando

as regras mercadológicas e éticas, bem como a legislação vigente.

- Nas cidades: Entre os principais avanços para as cidades, teremos a possibilidade de um melhor fluxo do trânsito com os semáforos conectados e comandados por inteligência artificial; na área de segurança, câmeras de reconhecimento facial conectadas criando um melhor controle de segurança das vias públicas; na parte energética um melhor controle da iluminação das vias e economia sustentável; corredores com transporte inteligente, facilitando o deslocamento de pessoas com precisão de horário e sensores de clima alertando em tempo real as condições meteorológicas.

- Na indústria: Fabricação hiper conectada, indústria 4.0; impressão 3D; sistemas ciber físicos; desenho industrial robotizados; fabricação inteligente atendendo a demanda no momento correto.

-Na educação: Escolas de EAD com conteúdo disponível 24 horas por dia; professores on line nos meios digitais; telas e salas inteligentes com grande volume de conteúdos e vasto material de pesquisa.

- Na agricultura: Veículos conectados e inteligentes para plantio e colheita; drones de observação e monitoramento de sensores da vegetação; robôs coletores de amostra do solo para análises; dispositivos de alimentação de animais controlados por IA.

-Na medicina: Diagnostico remoto; consulta remota; cirurgia on line robótica; imagem de alta precisão; gestão epidemiológicas; gestão sanitária com big data.  

-No individuo: Relógios e óculos conectados com a internet e com funções ergonometrias; roupas com sensores de temperatura; tênis conectados medindo a performance durante a corrida.

-No transporte: Frota gerenciada teleguiada a distância; ônibus e carros autônomos.

-Nos bancos: Atendimento seguro a distância; gerente personalizado 24 horas e banco virtual sem agencias. 

- Nas residências: Dispositivos e mobiliários inteligentes; segurança com vigilância digital suportada por inteligência artificial; atividades domésticas suportadas por robôs; eletrodomésticos conectados; entretenimento imersivo com uso de AR e VR (realidade aumentada e realidade virtual), jogos on-line com alta definição 4k e 8k; holografia e impulso nas mídias ao vivo.

Estes são alguns exemplos da profunda modificação que o 5G vai trazer para a sociedade nos próximos anos, outras áreas são: portos inteligentes, mineração inteligente, sistemas de energia inteligentes (smart grid) e turismo remoto com VR (realidade virtual).

Alguns destas áreas já funcionam parcialmente nas redes 4G existentes, mas para a implantação massiva destes avanços, novas frequências de funcionamento como 3,5 GHz e 26 GHz serão necessárias e adicionadas as frequências já existentes, 700 MHz e 2,3 GHz já usadas no 4G. 

As frequências de 3,5 GHz e 26 GHz, esta última chamada de ondas milimétricas possuem características particulares, quando a largura de banda disponíveis, fator essencial para aumentar a quantidade de dispositivos nas redes e consequente velocidade na transferência de dados entre os dispositivos e as redes.

   Mas vamos entender um pouco como funciona o aumento da velocidade e a quantidade de dispositivos nas redes com a largura de banda. Por exemplo, a faixa de 3,5 GHz possui uma largura de banda de 200 MHz, que vai de 3.400 MHz até 3.600 MHz, isto significa dizer que temos 200 frequências livres para enviar informações, e se cada dispositivo enviasse informações numa única frequência, por exemplo na frequência 3.401 MHz, e na frequência 3.402 MHz e assim sucessivamente, poderíamos enviar simultaneamente a informação de 200 dispositivos de uma única vez, ou ainda enviar 200 informações diferentes do mesmo dispositivo, aumentando significativamente a velocidade de transferência da informação.

Claro que esta é uma explicação simplista, na realidade existem protocolos codificados bem mais complexos combinados com o uso de frequências e tempo. Estes protocolos são desenhados pelos estudiosos do assunto e discutidos nos fóruns internacionais que padronizam as telecomunicações no mundo.

 O objetivo deste artigo não é entrar muito nas questões técnicas, existem muitas normas e tecnologias que compõem o ecossistema tecnológico do 5G. Minha intensão é no futuro criar uma série com maior profundidade tecnológica para aqueles que querem maior conhecimento no assunto, entretanto meu objetivo é esclarecer alguns pontos que acredito serem importantes na aplicação desta nova tecnologia.

Embora tenhamos notícias, que o crescimento das redes 5G no mundo estejam mais rápidas do que foi as redes 4G, acredito que a nova tecnologia 5G não será diferente do 4G, as implantações do 5G irão começar por grandes centros urbanos onde o número de usuários e o poder aquisitivo é maior.

No início poucos usuários estarão conectados em 5G, embora não esteja descartado a aplicação em áreas industriais em fabricas hiper conectadas e na agricultura, utilizando sistemas (stand alone), separados das redes de telecomunicação.   

Muitas aplicações ficarão para um futuro, talvez um pouco distante, como os carros elétricos conectados em áreas urbanas, que na minha opinião ainda irão requerer uma infraestrutura de suporte nas ruas e avenidas para viabilizar os carros e ônibus autônomos conectados.  

Hoje, o que vemos em testes em alguns países são carros em ambientes controlados, que ainda são muito caros uma vez que toda a inteligência para a autonomia, estar embarcada no veículo. A forma de baixar os custos dos carros autônomos é distribuir a inteligência embarcada nos carros pela rede, onde todos os veículos participam destes custos.

Acredito, que os veículos aéreos serão realidade antes dos carros autônomos conectados, uma vez que o espaço aéreo requer pouca utilização de infraestrutura, basta utilizar os satélites de geo posicionamento existentes, e alguma infraestrutura terrestre do 5G. A Embraer, por exemplo, já tem planos de testar seus veículos aéreos em 2023 e já possui contratos de fornecimento destes veículos para entregas em 2025.   

Embora mais de 150 redes 5G já estejam em funcionamento ou sendo montadas no mundo; existam mais de 300 smartphones já construídos para o 5G e até o fim de 2021 iremos ter mais 500 milhões de usuários no mundo, muito ainda há por fazer e usufruir desta tecnologia.

O 5G, vem ao encontro de um outro avanço fantástico, a indústria dos super microprocessadores, que já estão possibilitando a IA (inteligência artificial), que combinados irão proporcionar um mundo de infinitas possibilidades, indo muito além de nossa imaginação.

Estamos descobrindo a ponta do iceberg da tecnologia do 5G, onde um mundo fantástico ainda será, num futuro breve, descoberto.

Num futuro próximo, eu espero que o avanço tecnológico possibilite, a nós seres humanos, uma sociedade mais justa e inclusiva, onde todos possam, juntos com os algoritmos melhorar a qualidade de vida de todos os seres vivos, o que certamente vai garantir as futuras gerações um futuro brilhante.  

Obrigado por ler meu artigo até aqui. Fique à vontade de interagir comigo contribuindo com suas ideias e críticas. Vou continuar estudando com o objetivo de em breve escrever a parte 3. Grande abraço.

Rio de Janeiro 30 de junho de 2021