6G na sexta-feira

Nesta Página: Artigos sobre a tecnologia 6G

 

Wilson Cardoso

Profissional com mais de 39 anos de experiência na indústria de Telecomunicações e tecnologia. Compreensão profunda dos problemas de negócios, tecnologia e gestão enfrentados por operadoras, prestadores de serviços, empresas privadas e fornecedores. Executivo orientado a resultados, com visão estratégica, capacidade de resolver problemas de forma eficaz, focar nas necessidades do cliente e entregar resultados. Ampla experiência trabalhando em ambientes internacionais, liderando equipes multiculturais e diversificadas. Excelentes habilidades analíticas combinadas com uma forte mentalidade de team Building.

 

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12
abr-24

TERA, TERA, TERA !

Wilson Cardoso

Em uma referência ao épico filme dos anos 70, é motivador explorar o potencial das frequências em torno do Terahertz (THz) e a complexidade que enfrentaremos nos próximos anos para tornar o uso do THz uma realidade no contexto do 6G.

Uma das premissas fundamentais do 6G é a exploração de novas faixas de espectro acima de 100 GHz. Naturalmente, o 6G continuará operando nas frequências atuais, como as faixas sub-1 GHz, 3,5-6 GHz e as faixas de ondas milimétricas. Além disso, novas frequências na faixa de 7-15 GHz também serão incorporadas.

A União Internacional de Telecomunicações (ITU) definiu várias faixas de frequência na banda sub-Terahertz para futuros estudos relacionados à rede 6G. A resolução COM6/17 da Conferência Mundial de Radiocomunicações de 2023 (WRC-23) estabelece as seguintes áreas prioritárias para o desenvolvimento da próxima geração de comunicações móveis:

  1. 102-109,5 GHz
  2. 151,5-164 GHz
  3. 167-174,8 GHz
  4. 209-226 GHz
  5. 252-275 GHz.

De acordo com essa resolução, o ITU-R deve concluir as investigações a tempo para o WRC-31, um ponto que já foi adicionado à agenda preliminar do evento.

Esses estudos devem considerar as características técnicas e operacionais dos sistemas terrestres 6G que operam nessas bandas de frequência sugeridas, incluindo a evolução do IMT (International Mobile Telecommunications) por meio de avanços tecnológicos e técnicas que aumentem a eficiência espectral.

Além disso, fora do ITU-R estão sendo conduzidos estudos sobre o uso do Terahertz (THz) em diferentes altitudes atmosféricas. A maior disponibilidade de largura de banda e a redução das concentrações de vapor de água em comparação com o nível do mar tornam o uso de THz uma opção viável. Esses estudos abrangem os seguintes cenários:

  1. Plataforma de Baixa Altitude para Plataforma de Alta Altitude (LAP-HAP)
  2. HAP-para-HA.
  3. HAP para Satélite (HAP-SAT).

Agora, vamos a pergunta crucial: o que significa, na prática, uma rede 6G operando em THz?

Uma rede 6G operando em Terahertz oferecerá benefícios notáveis:

  1. Taxas de Dados Extremamente Altas: O THz permite taxas de transferência de dados muito superiores às atuais tecnologias. Imagine downloads instantâneos de filmes em alta definição ou transferências de grandes arquivos em questão de segundos.
  2. Comunicação de Curto Alcance: O THz é ideal para comunicações de curta distância, como redes locais ultra-rápidas em ambientes fechados.
  3. Imagens e Sensoriamento de Alta Resolução: O THz possibilita imagens de alta qualidade e sensoriamento preciso, úteis em aplicações como segurança, medicina e detecção de objetos ocultos.
  4. Latencia de 1ms: trazendo um novo limiar de operação para as redes de internet das coisas.

Com o uso de Terahertz (THz), associados a uma ampla largura de banda, alcançamos uma resolução espacial extremamente precisa, permitindo um posicionamento com precisão de centímetros para qualquer objeto, pessoa, etc. Essa capacidade aprimorada de localização é especialmente relevante.

Nas faixas sub-THz, a largura de banda não é um problema significativo. Por exemplo, na faixa de 209 GHz, temos 25 GHz de largura de banda disponível, o que representa 10 vezes mais do que a soma de todas as bandas alocadas para redes celulares no Brasil (do 2G ao 5G).

Para uma utilização eficaz do THz no contexto do 6G, é crucial aprofundar a análise de aspectos específicos de propagação de rádio, como a absorção molecular, o efeito da micromobilidade, além de considerações relacionadas à dispersão, reflexões e difrações, bem como à propagação de campos eletromagnéticos próximos.

Além disso, para preencher as lacunas de dados, será necessário realizar medições de canal para os cenários e bandas de frequência selecionadas. Isso permitirá o desenvolvimento de modelos mais precisos, incluindo suposições sobre antenas, simulações e estratégias de implantação.

Agradeço pela leitura!

Para mais informações sobre o 6G, você pode conferir a série completa no site do Teleco: [6G na Sexta](nos posts abaixo).

 

05
abr-24

"Open RAN: A Liberdade Tem um Preço"

Wilson Cardoso

O título de hoje foi inspirado em uma frase supostamente atribuída ao Almirante Robert Jaujard, como preparação para o bombardeio naval do Dia D, dirigida à frota da França Livre antes do ataque em solo próprio. Esse momento do Dia D talvez seja refletido em todos os fabricantes de equipamentos de acesso (RAN - Radio Access Networks). A pergunta que surge é: devo atacar meu próprio terreno?

Dentro das definições iniciais do IMT-2030, o ITU-R menciona a necessidade de incluir uma seção relacionada a redes abertas (Open RAN?) e redes mesh. Isso nos instiga a imaginar até onde o trabalho relacionado a redes abertas pode chegar.

O Open RAN é realizado por meio de interfaces padronizadas definidas pelo 3GPP, O-RAN Alliance, IEEE e outros fóruns de padronização. Essa abordagem permite que uma estação de rádio base deixe de ser uma estrutura monolítica, tanto do ponto de vista do fabricante quanto da arquitetura.

Outra dúvida que paira no ar está relacionada ao aumento de complexidade a cada geração. No 6G, devemos integrar cada vez mais Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina (ML) às estações de rádio de acesso. No entanto, à medida que adicionamos mais funcionalidades, surge uma necessidade maior de interoperabilidade baseada em protocolos mais rígidos. Por exemplo, quando compramos um smartphone 5G, esperamos que ele funcione em grande parte do mundo, desde que haja compatibilidade de frequências. Essa garantia é proporcionada pela rigidez dos protocolos, que são normatizados principalmente pelo 3GPP.

Os equipamentos de rádio acesso devem ser divididos em três unidades funcionais dentro da arquitetura proposta para o Open RAN:

  1. Unidade de Rádio (RU - Radio Unit): Podemos classificar a RU como o cavalo de batalha da rede, pois ela converte os sinais de rádio em sinais digitais e vice-versa.
  2. Unidade Distribuída (DU - Distributed Unit): A DU, de maneira geral, executa a organização dos dados e sua gestão. Ela desempenha um papel fundamental no tratamento desses dados para a transmissão.
  3. Unidade Central (CU - Central Unit): A CU gerencia aspectos mais amplos do fluxo de dados dentro da rede. Ela controla como será a jornada dos bits dentro da infraestrutura de telecomunicações.

Em resumo, para que o Open RAN exista de fato, precisamos esperar o mesmo grau de interoperabilidade entre RU, DU e CU que temos entre nossos dispositivos de acesso (smartphones, sensores etc.) e a RAN.
 
Além disso, é necessário observar o engajamento do 3GPP nesse tema. Uma análise atenta do 3GPP revela uma grande quantidade de estudos, mas com a indicação de que são documentos não normativos. Ou seja, realizar apenas o bombardeio não garantirá a liberdade desejada.

 

29
mar-24

Ubiquidade do Latim ubique - em todos os lugares

Wilson Cardoso

Hoje começaremos a explorar a recomendação M.2516 da União Internacional de Telecomunicações - UIT, de novembro de 2022, que nos apresenta as tendências tecnológicas futuras para os sistemas de telecomunicações terrestres internacionais até 2030 e além.

Toda nova geração de redes celulares apresenta um conjunto de novas tecnologias que possibilitam aumento da cobertura e a capacidade dos sistemas, mas o que o 6G deve nos trará para que tenhamos redes maior ubiqüidade?

Essa é uma pergunta extremamente relevante pois ainda temos áreas sem sinal de celular quando trafegamos entre Rio de Janeiro e São Paulo.

O que podemos esperar do 6G é uma integração completa com outros tipos de redes, entre elas podemos destacar as redes não-terrestres (NTN - Non Terrestrial Network), incluindo comunicações por satélite, plataformas de alta altitude como HIBS (High Altitude IMT Base Station) e UAS (Unmamned Aircraft System), comumente referida como drones e um tipo de aeronave sem um humano pilotando a bordo.

As principais tecnologias para esse fim consistem em SDN/NFV, fatiamento de rede, gerenciamento de rede , computação de borda, comunicações ópticas de espaço livre e outras tecnologias de rede.

O HIBS é um uma plataforma que voa e permanece na estratosfera a uma altitude de aproximadamente 20 km e seria usado como parte das redes IMT terrestres. A estratosfera é uma camada da atmosfera muito acima das nuvens, e não é afetada pela chuva ou neve e menos afetada por correntes de ar. Consequentemente, essas características permitem que o voo de uma plataforma estratosférica seja mais estável quando comparado ao voo em outras camadas da atmosfera. Como o HIBS opera em uma altitude de aproximadamente 20 km, pode fornecer serviços com a mesma latência das redes móveis terrestres, entre outros recursos. As vantagens do HIBS incluem:

  • um grande raio de área de serviço de até 100 km usando um único HIBS
  • nenhuma modificação é necessária para telefones celulares terrestres normais;
  • extremamente resiliente pois são afetados por quedas de energia ou colapsos por causa de desastres naturais (Terremotos, tsunamis); e
  • fornecimento de comunicações móveis no céu (para carros voadores, drone, etc.) e no mar (para navios, etc.), que são difíceis de serem cobertos por BSs terrestres.

Os UASs têm uma ampla gama em termos de tamanho e peso e podem ser usados em vários setores de negócios em futuras cidades inteligentes. No futuro, os UASs podem ser usados como plataforma BS ou como uma repetidores para formar uma rede temporária para estender a comunicação móvel. O benefício dos UAS é a flexibilidade e agilidade para fornecer a implantação sob demanda de cobertura de rede.

Prontamente, o que é altamente complementar às infraestruturas fixas em cenários como desastres naturais e eventos de curto prazo, como shows ou grandes jogos em estádios lotados. Em algum sentido,

A comunicação sem fio assistida pela UAS também pode aproximar a BS do usuário, o que pode melhorar a qualidade do serviço e reduzir o consumo de energia para os usuários.

A interconexão de IMT terrestre e comunicações não terrestres aumenta a cobertura dos futuros sistemas de IMT do solo ao ar ao espaço em uma base de várias camadas. Isso permitiria a onipresença.

Desafios são esperados devido à topologia de rede altamente dinâmica, diferente operações, ambiente e longo atraso de propagação, entre outros.

Soluções de mitigação que permitirão conectividade e mobilidade perfeita entre terrestres e redes não terrestres devem ser estudadas nos próximos anos.

 

22
mar-24

Quo Vadis 6 GHz

Wilson Cardoso

Vamos voltar no tempo: quinta-feira (25/2) de 2021, o dia em que os Conselheiros da Anatel por unanimidade, aprovaram os requisitos técnicos do Wi-Fi 6E equipamentos que operam na faixa de 5.925 MHz a 7.125 MHz.

Mais recentemente no Congresso Mundial de Rádio da UIT em Dubai em dezembro de 2023 houve uma grande discussão sobre o mesmo tópico levando a uma leitura que o 6GHz se deve ser especificamente identificado para tecnologias IMT (5G e futuro 6G), ou deixado inalterado.

O resultado foi complexo e sutil. Pelo valor nominal, parecia que a indústria móvel / IMT havia defendido seus pares de banda larga fixa e Wi-Fi, já que a banda realmente ganhou essa identificação. A realidade é muito mais complexa, e podemos esperar um debate contínuo - e provavelmente uma lenta implantação e adoção por todos - em muitos países e regiões, especialmente na Europa.

A longo prazo, esse resultado confuso pode até ter alguns pontos positivos, se levar a abordagens melhores e mais harmonizadas para o compartilhamento de espectro. Por outro lado, pode entrincheirar algumas divisões tecnológicas e geopolíticas.

Vários países seguiram o exemplo do Brasil com o uso não licenciado, seja para toda a banda de 1200MHz ou apenas para a parte inferior entre 5925-6425MHz. Tudo isso ocorreu fora das discussões da UIT, já que a banda já está alocada para o serviço móvel da UIT e as regras de espectro são adotadas em nível nacional para evitar interferência aos usuários existentes. (Nota: o termo “serviço móvel” da UIT é uma categoria ampla, enquanto o IMT é uma aplicação específica dentro disso).

A indústria móvel estava defendendo em voz alta o espectro de 6 GHz para 5G / IMT, com uma variedade de previsões de demanda por tráfego de dados e impactos econômicos implícitos. No entanto, algumas das análises não se levantam bem para um escrutínio rigoroso. Vozes dissidentes - principalmente das indústrias de Wi-Fi e satélite - faziram campanha por uma decisão de "Sem Mudança" nas regras anteriores, com uma variedade de argumentos em torno da importância da conectividade.

O que o resultado significa na prática a para a indústria sem fio?

Na prática, isso significa que cada regulador pode fazer o que preferir com o espectro, desde que haja problemas de coordenação para evitar interferências através das fronteiras e estamos em um debate entre diferentes grupos econômicos.

É importante ressaltar que os efeitos de escala se aplicam globalmente - como chipsets e dispositivos já podem cobrir a parte superior da banda quando permitido, quaisquer alterações na política regulatória podem ser exploradas imediatamente. Os benefícios econômicos e sociais podem ser contados a partir do Dia 1, para que qualquer novo modelo não licenciado para o Upper 6GHz possa "entrar em funcionamento" em termos de rápida adoção.

Será muito importante ver resultados comparativos de países que alocaram os 1200MHz completos para uso não licenciado, a exemplo do Brasil, em comparação com aqueles que têm apenas a parte inferior da banda.

Embora os estudos do setor sejam importantes, os reguladores podem prestar mais atenção aos comentários dos clientes do mundo real, como fabricantes que implantam Wi-Fi 6E/7 para automação industrial em diferentes regiões ou ISPs que fornecem gateways de banda larga doméstica sob regras diferentes.

Dado que há pouco requisito de curto prazo para 6GHz para o uso normal de banda larga móvel (mesmo para densificação) e um roteiro pouco claro para suporte em smartphones fora da China, é provável que esses argumentos se concentrem no acesso sem fio fixo.

Voltando ao titulo Quo Vadis 6GHz, podemos tecer alguns cenários:

A China avançará com o 5G na banda superior de 6GHz, com implantações de curto prazo, embora a extensão delas seja incerta.

Os EUA e outros países, como Canadá, Coreia do Sul, Arábia Saudita continuarão com o uso não licenciado, principalmente Wi-Fi, na banda completa de 6 GHz, incluindo o uso de versões de maior potência / ao ar livre, juntamente com sistemas de compartilhamento de espectro AFC.

Países europeus e alguns outros gastarão tempo investigando mais esquemas de compartilhamento híbrido nos 6 GHz superiores, que são dinâmicos ou que se dividem entre perfis urbanos / rurais ou internos / externos. Uma opção poderia ser apenas para uso sem fio fixo. Se os conceitos de compartilhamento não puderem ser feitos…

 

15
mar-24

6G - O desafio de novos componentes

Wilson Cardoso

Na semana passada, discutimos como a tecnologia ISAC - Integrated Sensing and Communications pode transformar cada antena de uma rede celular em um poderoso radar, permitindo o monitoramento abrangente do ambiente e a conversão desses dados em informações úteis. O ISAC é especialmente eficaz em frequências mais altas, aquelas acima de 20 GHz.

Atualmente, a maioria das tecnologias de comunicação sem fio, como os telefones 5G, opera em frequências abaixo de 6 GHz. No entanto, para alcançar taxas de dados ainda mais elevadas, os pesquisadores estão se dedicando ao desenvolvimento de componentes que operem em frequências acima de 20 GHz. Essas frequências mais altas são a base para taxas de dados até 100 vezes superiores às do 5G. Essa busca incessante por avanços tecnológicos explica, em parte, por que vivenciamos uma nova geração de tecnologia a cada década (2G, 3G, 4G, 5G...).

Entretanto, nas frequências mais elevadas, como aquelas previstas para o futuro 6G, as transmissões enfrentam maior atenuação e perdas devido a fatores ambientais, como umidade extrema ou poluição atmosférica. Para superar esses desafios, a maioria das tecnologias 5G e 6G utiliza matrizes de antenas em vez de depender de um único transmissor e receptor. Essas matrizes precisam controlar com precisão qualquer atraso nos sinais para garantir que cheguem no momento certo e sem confusões.

Os componentes-chave para a introdução desses atrasos são os deslocadores de fase. Sem eles, o 5G seria apenas uma melhoria do 4G, incapaz de oferecer velocidades superiores a 1 Gbps em nossos smartphones. Apesar de seu tamanho diminuto (menos de 0,3 milímetros quadrados, semelhante a um grão de areia), esses componentes não conseguem atrasar igualmente todas as frequências em larguras de banda amplas, como 400 ou 800 MHz. Isso nos leva à solução de atrasar seletivamente algumas frequências, de modo que tudo seja coordenado nas antenas. No entanto, esses componentes, denominados como elementos de atraso são fisicamente maiores, geralmente variando de 1 a 2 milímetros quadrados, o que limita a quantidade deles que pode ser integrada em um único chip.

Hoje, avanços na área de componentes nos permitem sonhar com uma solução extremamente miniaturizada que combina deslocadores de fase e elementos de atraso de tempo em uma área de apenas 0,16 milímetros quadrados. Isso é alcançado por meio do uso de espirais 3D de refletores, resolvendo um dos maiores desafios: o custo em área dos chips.

Os pesquisadores estimam que esses novos dispositivos podem atingir taxas de 33 Gbps em uma banda de 8 GHz. Esses esforços representam avanços significativos para tornar nossas comunicações mais eficientes e confiáveis.

O tema de hoje foi complexo e parte da tecnologia de microondas desde o século passado mas o tema agora é de como fazer tudo em escala milimétrica. Uma pequena mostra dos esforços feitos para que tenhamos meios de comunicações mais efetivos e mais confiáveis e claro como é difícil e desafiante uma nova geração de redes celular.

 

08
mar-24

Você sabe o que é ISAC?

Wilson Cardoso

À medida que a padronização do 5G se solidifica gradualmente, os pesquisadores especulam o que será o 6G. Motivados conjuntamente pelos recentes avanços na comunicação e no processamento de sinais, a funcionalidade de detecção de rádio pode ser integrada à rede de acesso de rádio (RAN) 6G de maneira rápida e de baixo custo. Ou seja, as futuras redes terão a capacidade de “ver” o mundo físico através de imagens e medição do ambiente circundante, o que permite serviços avançados de reconhecimento de localização, que vão desde as camadas físicas até às camadas de aplicação. Em essência, uma emissão de rádio poderia transmitir simultaneamente dados de comunicação do transmissor para o receptor e fornecer informações ambientais a partir dos ecos dispersos. Portanto, é possível co-projetar funcionalidades de detecção e comunicação para utilizar recursos de forma eficiente e ajudar-se mutuamente para benefícios mútuos. Este tipo de pesquisa é normalmente referido como Sensoriamento e Comunicação Integrados (ISAC).

 


 

 

 


 

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