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jueves, 19 de marzo de 2020

Banda milimétrica (mmWave): qué es y por qué este es el 5G tan rápido como la fibra óptica


Las comunicaciones 5G no tienen una única cara. Para que nuestros teléfonos móviles sean capaces de acceder a Internet ofreciéndonos la baja latencia, la alta velocidad de transferencia y la gran disponibilidad que nos promete esta tecnología ha sido necesario poner a punto muchas innovaciones que convivirán para hacer posibles estos requisitos en escenarios de uso muy diversos. La banda milimétrica es, precisamente, la más ambiciosa de estas tecnologías, aunque probablemente también es una de las menos conocidas.
Para averiguar en qué consiste, cómo funciona y qué impacto tendrá en nuestra experiencia cuando esté disponible hemos hablado con Eloy Fustero, director de desarrollo de negocio de Qualcomm en España y un experto en este campo. De hecho, es ingeniero superior de telecomunicación y su carrera profesional está estrechamente ligada a este sector desde hace muchos años. Pero, ante todo, es una persona que se explica con claridad y que tiene un gran espíritu didáctico. Esto es lo que nos ha contado Eloy acerca de la implementación de la tecnología 5G que nos promete la mejor experiencia que vamos a tener con nuestros smartphones.

Banda milimétrica: qué es y cómo marcará la diferencia

El nombre de esta tecnología asociada a las comunicaciones 5G puede parecer un poco desconcertante, pero, en realidad, tiene su origen en una característica de las ondas que se encargan de transportar nuestros datos: la frecuencia. A medida que este parámetro se incrementa podemos alcanzar mayores velocidades de transferencia, pero esta mejora tiene un precio: cuanto más alta es la frecuencia menor es su capacidad de penetración. Y también su longitud de onda. La definición formal de este último parámetro es complicada, pero podemos intuir de qué se trata si pensamos que la longitud de onda de alguna forma refleja el tamaño de las ondas que se propagan a través del aire para transportar nuestros datos. Esta no es una definición rigurosa, pero es asequible y nos ayuda a entender de qué estamos hablando.
Eloyfustero
La banda milimétrica, que es la auténtica protagonista de este artículo, utiliza frecuencias muy altas, pero también, y como consecuencia de esta alta frecuencia, su longitud de onda es reducida. Precisamente, de ahí procede el apellido «milimétrica». Eloy nos lo cuenta de una forma muy didáctica: «Para explicarlo podemos recurrir al símil de las autopistas. La banda milimétrica es la parte alta del espectro radioeléctrico. Por el hecho de estar en la parte de los gigahercios, y no de los megahercios, cualquier trocito o ancho de banda que asignes a un operador para que construya sus propias autopistas va a ser siempre mayor que cualquier otro trozo del espectro radioeléctrico localizado en las bandas pequeñas. La banda milimétrica es algo así como darle a un operador la concesión de construir una autopista en una zona en la que va a poder ensancharla tanto como él quiera».
«Debido a que la banda milimétrica trabaja en una zona con mucha capacidad disponible puedes asignar a un operador más espacio para que construya su carretera de comunicación. Sin embargo, cuando hablamos de las bandas de frecuencia bajas, como, por ejemplo, la banda de 700 MHz que se va a sacar a concurso ahora, el ancho de banda disponible para cada operador es menor, por lo que cada uno de ellos podrá hacer una carretera, pero será más pequeña. Tendrá menos carriles», nos explica Eloy.
«La banda milimétrica es algo así como darle a un operador la concesión de construir una autopista en una zona en la que va a poder ensancharla tanto como él quiera»
«Algo importante que debemos tener en cuenta es que no puedes llegar a cualquier sitio con esa banda alta de frecuencia porque las altas frecuencias se atenúan enseguida. No puedes alcanzar grandes distancias, pero allí donde puedas desplegarla vas a ser capaz de construir grandes autopistas que van a dar servicio a muchos usuarios, o a pocos usuarios pero a muy alta velocidad. Sin embargo, con las bandas de frecuencias bajas sucede todo lo contrario: puedes alcanzar grandes distancias, puedes ir muy lejos, pero el número de carriles de la autopista es menor. Tienes menos ancho de banda disponible», sentencia Eloy.
«Hay que jugar con las dos opciones. Una te da más capacidad, pero solo te proporciona cobertura en espacios limitados, mientras que la otra te permite llegar más lejos, pero no te da la capacidad de atender a muchos usuarios. En cualquier caso, lo ideal es combinar ambas tecnologías para atender correctamente la demanda que tenemos actualmente. Esta necesidad consiste en una gran demanda de tráfico en determinadas zonas debido a que hay muchos usuarios, o bien hay pocos pero cada uno requiere mucha capacidad, y también es preciso llegar con las tecnologías 5G a muchos otros sitios, aunque no sea a la velocidad que podemos alcanzar en otros escenarios. En resumen, es importante combinar las bandas de frecuencia altas, las bajas, y también las intermedias».
MmwaveLa tecnología de banda milimétrica hará posibles aplicaciones tanto en el ámbito doméstico como en el profesional que serían inviables si no contásemos con esta innovación del ecosistema de tecnologías 5G.
Eloy concluye su explicación aclarándonos que «las ondas milimétricas trabajan en la banda alta de frecuencias, en torno a los 26 GHz, por lo que a cada operador se le pueden asignar sin problema de 100 a 800 MHz, dependiendo del ancho de banda que esté disponible, con total tranquilidad. En cambio, en la banda de bajas frecuencias, en torno a los 700 MHz, los operadores serán afortunados si consiguen 10 MHz cada uno de ellos. Esta cifra es claramente inferior a los 700 u 800 MHz que pueden obtener en las bandas altas. El ancho de banda que va a obtener cada operador es el que va a condicionar la capacidad y la velocidad de descarga, así como la posibilidad de ofrecer servicio a un número mayor o menor de usuarios».

Aquí es donde la banda milimétrica dará el do de pecho

Ya sabemos en qué consiste esta tecnología y cuáles son las características que la hacen tan interesante, pero aún nos falta descubrir en qué escenarios de uso va a ser posible utilizarla. Eloy nos saca de dudas: «los usuarios lo que queremos es descargar y subir datos desde nuestro teléfono móvil de una forma rápida. Si un usuario, por la razón que sea, está solo en una demarcación dispondrá de todo el espectro radioeléctrico para él y el rendimiento de su conexión será estupendo. Le va a dar igual que la tecnología que soporta su conexión sea milimétrica o de cualquier otra modalidad. Lo que la banda milimétrica va a permitir es que la experiencia del usuario siga siendo óptima allá donde haya grandes concentraciones de usuarios debido a que se van a ver obligados a compartir el espectro radioeléctrico».
«La banda milimétrica está pensada para atender esa demanda, que se producirá en intercambiadores de transporte, aeropuertos, estaciones de tren y Metro, estadios deportivos, centros de convenciones… Son entornos en los que se produce una gran concentración de usuarios que probablemente van a querer acceder de forma simultánea a todo tipo de contenidos, como vídeo en alta resolución, que es la información más pesada. La banda milimétrica pretende ofrecerles una experiencia óptima en estas circunstancias tan exigentes, una experiencia equivalente a la que tiene un usuario cuando está solo en cualquier otro sitio», aclara Eloy.
No obstante, los usuarios no seremos los únicos que podremos sacar partido a esta tecnología. Las empresas también pueden utilizarla para optimizar algunos de sus procesos. Eloy nos explica qué impacto tendrá la banda milimétrica desde un punto de vista profesional: «las empresas también pueden beneficiarse de la banda milimétrica en aquellas ubicaciones en las que, aunque no se produce una concentración de usuarios tan alta, es necesario disponer de un acceso a Internet estable, con una baja latencia y una gran capacidad. Una buena conexión WiFi 6 podría satisfacer esta necesidad, y, de hecho, es un buen complemento de la banda milimétrica debido a que estas dos tecnologías en un escenario de trabajo óptimo están destinadas a cooperar».

Tan rápida como la fibra óptica

Según la CNMC (Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia), desde finales del verano pasado en España hay instaladas más de 9,6 millones de líneas de fibra óptica, lo que significa que actualmente más del 64% de las líneas de banda ancha instaladas en nuestro país utilizan esta tecnología. El rendimiento que nos ofrece la fibra es habitualmente satisfactorio, por lo que es comprensible que los usuarios queramos disfrutar esa misma experiencia de conexión con la que estamos tan familiarizados a través de nuestro teléfono móvil. Esto es lo que Eloy nos explica en este contexto: «una aportación muy importante de la banda milimétrica consiste en que es equiparable a la fibra óptica tanto por su velocidad de transferencia de datos como por su latencia. Es, sin duda, la tecnología inalámbrica móvil que más se aproxima a la fibra óptica».
No cabe duda de que es una noticia estupenda, pero a los usuarios también nos interesa saber cuándo estará disponible esta tecnología que, sobre el papel, parece tan prometedora. «Desde un punto de vista técnico y de disponibilidad Qualcomm ya tiene preparadas soluciones capaces de acceder a la banda milimétrica. Los terminales comerciales actuales ya pueden utilizar esta tecnología. En Estados Unidos ya se está usando; en Europa, Italia ya ha sacado a concurso una parte de la banda milimétrica… Ya empieza a haber casos de uso reales que se apoyan en esta tecnología. El X50 fue el primer chip que sacamos con capacidad de acceso a esta banda, y después llegaron el X55 y los routers en los que la banda milimétrica es una alternativa muy sólida a la fibra óptica», nos asegura Eloy.
BandammEsta diapositiva refleja el rango del espectro radioeléctrico al que podemos sacar partido utilizando la tecnología de banda milimétrica.
«Si nos focalizamos en España lo primero que tiene que ocurrir para que los operadores puedan desplegar la banda milimétrica es que se ponga a su disposición el espectro radioeléctrico, pero esta banda de frecuencias aún no se ha sacado a concurso. Lo que sí ha hecho el regulador ha sido poner a disposición de quien quiera empezar a hacer pilotos y pruebas con onda milimétrica la banda de los 800 MHz a 1 GHz. De hecho, los pilotos 5G presentados por varios operadores ya la utilizan», concreta Eloy en respuesta a mi pregunta acerca de la disponibilidad de esta tecnología en España. Por lo visto, aún tendremos que esperar.

Estos son los retos tecnológicos a los que se enfrenta la banda milimétrica

Unos párrafos más arriba he mencionado la reducida capacidad de penetración que tienen las ondas que se emiten a frecuencias muy altas debido a su reducida longitud de onda, y esta es, sin duda, una restricción importante a la que debe enfrentarse cualquier tecnología que utilice una banda de altas frecuencias. Eloy nos explica a qué retos se ha enfrentado Qualcomm para conseguir que nuestros smartphones puedan integrar esta innovación: «el acceso a la banda milimétrica requiere poner a punto una tecnología bastante compleja debido a que en estas bandas de frecuencia cualquier objeto que se interponga podría obstaculizar la comunicación. A medida que subes en las bandas de frecuencia del espectro radioeléctrico más sensible es la comunicación a los obstáculos, por lo que necesitas que se produzca la comunicación directa entre los equipos involucrados en este proceso».
«Tarde o temprano la banda milimétrica va a ser la única tecnología capaz de atender la explosión de demanda en movilidad. Es un camino sin retorno y vamos a recorrerlo antes o después»
«Uno de los retos que la tecnología ha tenido que resolver consiste en garantizar la comunicación cuando no hay visión directa entre los equipos, cuando hay un obstáculo entre ellos y se produce mucho eco. En estas circunstancias lo que se hace es utilizar las reflexiones de las ondas en las paredes, el techo y los objetos del entorno para conseguir que la señal llegue a su destino. De hecho, se aprovechan estas reflexiones para agregar la señal y conseguir una mejor calidad en la recepción», nos explica Eloy.
«Tradicionalmente se ha criticado a las bandas de frecuencia muy altas debido a que se creía que si no había comunicación directa entre los equipos involucrados no se podrían aprovechar estas bandas, por lo que ha sido necesario introducir tecnologías que han conseguido transformar este inconveniente inicial en una ventaja cuando se utiliza en entornos cerrados. La reflexión de la señal en los objetos del entorno no solo hace posible la comunicación sin visión directa entre los equipos, sino que, como hemos visto, también mejora la calidad de la recepción».
ComplejidadbandammPara integrar la tecnología de banda milimétrica en un teléfono móvil ha sido necesario desarrollar soluciones ingeniosas con el propósito de que esta innovación no tenga un impacto negativo en su temperatura o su consumo.
«Además, la utilización de la banda milimétrica en entornos cerrados conlleva una ventaja adicional: la estructura cerrada de estos espacios provoca que la señal no salga hacia fuera, lo que se transforma en un mecanismo adicional de seguridad. Para que la comunicación sea posible en estas circunstancias ha sido necesario actuar sobre el diseño de las antenas de los smartphones, de manera que cuando los sostenemos en nuestras manos la comunicación no se vea interrumpida», aclara Eloy haciéndonos notar una ventaja adicional de la banda milimétrica en la que no habíamos reparado hasta ahora.
«Este es uno de los motivos por los que Qualcomm ha desarrollado unos módulos de radiofrecuencia específicos para banda milimétrica que integran toda la lógica que no está presente dentro del chip Snapdragon, como los filtros, los transmisores o los receptores de la señal. Tarde o temprano la banda milimétrica va a ser la única tecnología capaz de atender la explosión de demanda en movilidad. Las circunstancias de cada país son diferentes, pero es un camino sin retorno y vamos a recorrerlo antes o después», sentencia Eloy.
Imagen de portada | Vitaly Vlasov
Más información | Qualcomm

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