Actualizaciones de desactivación de la red LTE 2G, 3G, 4G

Con el ocaso de algunas redes celulares y el crecimiento de las redes 5G, todo el paisaje de la conectividad celular está cambiando. Para las empresas que han implementado dispositivos basados en redes más antiguas, las preguntas hoy en día se refieren a la esperanza de vida de esas redes, cuánto tiempo las redes 4G LTE serán viables, y si las 5G madurarán lo suficientemente pronto para sus necesidades. Este artículo explorará y responderá a estas preguntas.

Por qué las redes más antiguas se apagaron

Los operadores deben poder reutilizar el espectro para crear nuevas redes y proporcionar una tecnología más rápida y con mayor capacidad de respuesta a sus clientes. La vieja infraestructura de 2G/3G debe dar paso a nuevas redes, y esto significa que los viejos dispositivos celulares ya no serán viables y deberán ser retirados.

Hay dos métricas en este contexto que son las más importantes:

1. Eficiencia espectral, medida en bits por segundo/Hertz (Hz). Esto es un indicador de la eficiencia de la transferencia de datos por el ancho de banda disponible. La modulación, los esquemas de codificación y la corrección de errores juegan un papel clave aquí. Los esquemas de modulación de orden superior, como 64-QAM y 256-QAM, comúnmente utilizados en 4G LTE, permiten que los datos se transfieran hasta 8 veces más bits/Hz en comparación con 2G o 3G.
2. Latencia. Este es el retraso de la solicitud a la respuesta, y es un indicador de la capacidad de respuesta de una red celular. Gracias a las actualizaciones de la red celular y de la tecnología, la latencia ha disminuido de segundos en los primeros días de 2G, y de milisegundos de tres dígitos en 3G, a milisegundos de dos dígitos en las redes LTE de 4G y a una latencia prevista de un solo dígito en las futuras redes autónomas (SA) de 5G.

La buena noticia es que 4G LTE estará disponible por lo menos durante una década, y coexistirá con las redes 5G. En este artículo se ofrecerán actualizaciones sobre el ocaso de las redes 2G y 3G y las perspectivas de las redes 4G LTE y 5G para apoyar a quienes están planificando su trayectoria migratoria.

La perspectiva del ocaso del 2G

Figura 1: Todos los principales operadores norteamericanos eliminarán 2G a finales de 2021. (Fuente de la imagen: Digi)

En los EE. UU., los grandes operadores ya están en proceso de cerrar el servicio de 2G:

• AT&T dejó de dar servicio a las redes 2G en 2016.
• T-Mobile dejará de brindar este servicio de 2G en diciembre de 2020.
• Verizon Wireless también eliminará gradualmente su red 2G CDMA a finales de 2020.
• Sprint cerrará su red CDMA 2G en diciembre de 2021.

Sin embargo, antes de que estas redes de 2G sean completamente desmanteladas, los dispositivos de 2G dejarán de funcionar de manera óptima. Esto es lo que se puede esperar:

1. Los dispositivos celulares 2G pueden seguir conectados a la red, pero no será posible activar nuevos dispositivos.
2. Es probable que esos dispositivos no funcionen tan bien como en el pasado, ya que los operadores estarán rearmando ese espectro para dar cabida a nuevas redes que se pongan en línea.

En otras partes del mundo:

• Bell Canada cerró las redes de 2G en 2018.
• Otros operadores en Canadá son Telus y Rogers, que han dejado de ser compatibles con la 2G.
• En Europa, la 2G tendrá una línea de vida más larga. Vodafone tiene la intención de continuar respaldando el servicio 2G hasta al menos 2025. Sin embargo, tenga en cuenta que es probable que comiencen a rearmar el espectro antes de ese momento.

Las perspectivas del ocaso del 3G

Figura 2: Los principales operadores norteamericanas planean eliminar el 3G para finales de 2022. (Fuente de la imagen: Digi)

Al igual que las redes de 2G, las redes de 3G utilizan un espectro que en última instancia será necesario para ser compatible con 4G LTE, lo que significa que los operadores están planificando su eliminación. Además, los dispositivos 3G tienen limitaciones de velocidad, alcanzando alrededor de 3 Mbps, al máximo. Por el contrario, 4G LTE es más rápido y utiliza el espectro de manera más eficiente, lo que significa que más dispositivos pueden compartir el espectro disponible.

Los planes actuales de los principales operadores son los siguientes:

• Verizon cerrará su red CDMA a finales de 2020.
• AT&T planea apagar su red 3G en febrero de 2022 y los teléfonos 3G ya no pueden ser activados.
• Se espera que T-Mobile ponga fin a sus redes 3G a finales de 2021.
• Las redes 3G de Sprint se cerrarán en diciembre de 2022, y los dispositivos 3G ya no podrán ser activados

Este es un muy buen momento para evaluar las implementaciones de dispositivos4G LTE, que se analizarán a continuación.

Las perspectivas de las redes 4G LTE

Figura 3: Aunque 2G y 3G serán eliminados pronto, no hay planes para eliminar 4G en el futuro inmediato. (Fuente de la imagen: Digi)

Mientras que el 4G LTE eventualmente se volverá obsoleto, nadie debe contener la respiración hasta el cierre, que es una década o más en el futuro. Las empresas que planifican hoy en día implementaciones de IoT pueden planificar con seguridad la viabilidad a largo plazo de las redes de LTE.

De hecho, no solo pasará por lo menos una década o más antes de que 5G supere completamente a 4G, sino que 4G LTE proporciona todo el ancho de banda que la mayoría de las aplicaciones necesitan hoy en día, y es una opción mucho más rentable. 4G LTE, que significa Long Term Evolution (Evolución a largo plazo), compartirá muy eficazmente el espectro con las redes de 5G a medida que crezcan, con muchos dispositivos que con el tiempo se desarrollarán con funcionalidad tanto de 4G como de 5G.

Actualmente, el 5G es usado principalmente por los pioneros que están dispuestos a pagar una alta prima, ya sea por la novedad de la misma o para realizar pruebas tempranas y limitadas. Como ocurre con toda nueva tecnología, debe producirse un importante desarrollo incremental para permitir una adopción generalizada.

Consideraciones clave para la adopción de la 5G

He aquí algunas consideraciones importantes para ayudar a la planificación de la migración de los sistemas actuales:

• Las redes 5G son de vanguardia, pero la cobertura es limitada hoy en día, y la infraestructura de la red debe evolucionar para ofrecer la visión 5G de "una red ubicua para todos los casos de uso".
• Las tecnologías como la 5G mmWave no son ideales en áreas con obstrucciones, como edificios o follaje denso, o lugares que experimentan mucha precipitación o nieve. Incluso el vidrio de doble panel puede bloquear una señal de 5G mm de onda.
• Debido a la necesidad de desarrollo y pruebas para asegurar la viabilidad de la señal, así como la densidad de nodos, el despliegue completo de 5G se producirá en los próximos 3-5 años y más, dependiendo de la zona geográfica.

Figura 4: 5G permitirá velocidades de datos más rápidas, mayor densidad de dispositivos y menor latencia. (Fuente de la imagen: Digi)

• Al igual que 4G LTE, 5G se trata de tomar un enfoque de evolución a largo plazo y proporcionar un valor incremental a lo largo del camino. Esto se puede ver mejor en las especificaciones que hay detrás de la tecnología, que están agrupadas en lanzamientos por el 3^rd Generation Partnership Project (3GPP):
  • La versión 15 de 3GPP fue la primera versión 5G en diciembre de 2018, centrada en la base y en la banda ancha móvil mejorada (lo que significa aplicaciones de alta velocidad).
  • La versión 16 (a veces denominada 5G Fase 2) fue liberada en julio de 2020. Se centró en el control de misiones críticas, pero también desarrolló la Banda Ancha Móvil Mejorada.
  • El lanzamiento 17 está programado para finales de 2021/principios de 2022, y se centrará en la Internet Masiva de las Cosas, y evolucionará las otras dos áreas también, a través de una menor latencia e incluso 5G sobre los satélites.
    

Cómo 4G LTE y 5G compartirán el camino

Mientras que los operadores necesitaban apagar las redes 2G y 3G para acomodar a 4G LTE, este no es el caso de 4G y 5G. 5G utiliza un nuevo espectro, como la onda mm, y puede trabajar en conjunto con el espectro existente de 4G. Esto se debe a la Compartición del Espectro Dinámico (DSS).

¿Qué es el Compartimiento del Espectro Dinámico (DSS)?

El DSS es una tecnología que permite el despliegue de 4G LTE y 5G en la misma banda de frecuencia. Asigna dinámicamente los recursos del espectro entre las dos tecnologías, basándose en la demanda de los usuarios.

Sin el DSS, un operador que tiene 20 MHz de espectro de 4G LTE disponible tendría que dividir ese espectro, lo que significa que tendría que atribuir 10 MHz de espectro a 4G LTE y atiborrar a todos sus usuarios de LTE en esos 10 MHz de espectro. Entonces, el espectro restante de 10 MHz podría ser utilizado para 5G, aunque inicialmente sólo habrá un número mínimo de usuarios de 5G.

Con el DSS, un operador no tiene que dividir su espectro o tener un espectro dedicado para 4G LTE o 5G. En cambio, pueden compartir esos 20 MHz de espectro entre las dos tecnologías. Inicialmente, el espectro se usará principalmente para 4G LTE, pero a medida que el número de dispositivos de 5G crezca, se usará más y más espectro para 5G. Eventualmente, en un estimado de 15 a 20 años cuando haya pocos dispositivos de 4G LTE en uso, la mayoría si no todo el espectro será usado para 5G.

Compartir dinámicamente el espectro permite a los operadores usar la misma banda de espectro tanto para 4G como para 5G. Para usar una analogía de tráfico, en lugar de construir diferentes carreteras para autobuses y coches, el DSS es como tener una gran autopista con carriles separados para los diferentes tipos de vehículos.

De 5G no autónomo a 5G autónomo

Muchos dispositivos de 5G, como los routers celulares, se construirán con radios de 4G y 5G para que sean capaces de conectarse a cualquiera de las dos redes. En los primeros días de la 5G, deben conectarse primero a 4G LTE, y luego a una red de 5G si está disponible. Esto también se llama 5G No Escandaloso (NSA).

Al principio, la mayoría de los datos se transmitirán vía 4G LTE. Sin embargo, con el tiempo, a medida que la cobertura de 5G se amplía y la infraestructura celular se mueve a 5G Stand-alone (SA), cada vez se transmitirán más datos a través de 5G y los dispositivos celulares pueden conectarse a la red de 5G directamente sin el desvío sobre 4G LTE. Por lo tanto, para continuar con la analogía del tráfico, 5G eventualmente sobrepasará a 4G como el carril más grande de la autopista.

¿Cómo encajan el LTE-M y el NB-IoT en el 5G?

Supongamos que se desea desplegar una instalación más grande de dispositivos LTE-M o NB-IoT en un futuro próximo. ¿Estos dispositivos pronto serán obsoletos, cuando 5G esté disponible? ¿Debería haber un retraso en el despliegue mientras se espera a 5G?

La respuesta es que se hizo una gran elección de tecnología con LTE-M o NB-IoT, porque aunque son tecnologías LTE 4G, se desarrollaron como parte del paradigma de evolución a largo plazo de LTE, con 5G en mente.

Cuando se diseñaron inicialmente el LTE-M y el NB-IoT, se prestó especial atención al diseño del 5G para asegurarse de que el LTE-M y el NB-IoT pueden funcionar o coexistir en banda con un sistema de 5G. Esto proporciona un camino compatible con el futuro de los 5G, más allá de cuando los 4G LTE ya no estén disponibles.

Como ya se ha mencionado, el lanzamiento 17, previsto para finales de 2021/principios de 2022, será el primer lanzamiento centrado en la Internet Masiva de las Cosas, lo que significa que los conjuntos de chips y los dispositivos le seguirán con el primero disponible en 2022/2023.

Cuatro maneras de prepararse para el 5G de hoy

¿Qué se puede hacer hoy para prepararse para el 5G? ¿Debería considerarse una actualización ahora o esperar? ¿Realmente se necesita 5G hoy en día? Digi está escuchando actualmente estas y muchas otras preguntas de los clientes. En respuesta a estas preguntas, se elaboró el siguiente proceso de acción:

1. Identificar las aplicaciones 5G

Identificar las aplicaciones en las que una velocidad mucho más rápida y una menor latencia optimizarían las operaciones. Un ejemplo destacado son las aplicaciones que aprovechan la informática de vanguardia para el aprendizaje de las máquinas y el mantenimiento predictivo.

¿Cambiarán las necesidades de las aplicaciones en los próximos 5 años en cuanto a volumen de datos, latencia y requisitos de potencia? Por ejemplo, el LTE-M y el NB-IoT permiten nuevos dispositivos que funcionan con baterías y nuevos modelos de negocio que antes no eran posibles con el 2G/3G.

Preguntas adicionales para hacer: ¿Qué sabor de 5G se necesita? ¿Se necesita un 5G sub-6 con su cobertura nacional, pero con un rendimiento similar al 4G LTE de hoy en día, o se necesita la alta velocidad de 5G mmWave, que está disponible sobre todo en entornos urbanos densamente poblados? Este es un factor importante, porque como se mencionó anteriormente, no todo el espectro estará disponible en todas partes, y la disponibilidad de espectro evolucionará con el tiempo. ¿Es un deseo de habilitar 5G o de reemplazar el equipo existente?

2. Haga un inventario de los dispositivos

Comprender el camino de la evolución 4G a 5G apropiado ayudará en la planificación para el futuro. Tal vez los dispositivos de 2G o 3G siguen en uso o la aplicación utiliza dispositivos de 4G de primera generación que pueden beneficiarse de una actualización a los nuevos dispositivos de 4G LTE con procesadores más rápidos y velocidades celulares de 4G Gigabit LTE. Si este es el caso, busque dispositivos modulares o dispositivos que estén "listos para 5G", lo que generalmente significa que tienen los caballos de fuerza y las interfaces para soportar 5G a través de una actualización de radio.

3. Cuantificar el costo o riesgo de mantener la implementación actual

Si los dispositivos 2G o 3G siguen en uso, existe el riesgo de que se pierda la conectividad y se interrumpa el servicio debido a los cortes de la red. Si se utilizan dispositivos 4G LTE, generalmente se consideran buenos, pero hay que tener en cuenta la edad del dispositivo y determinar si se desea sustituir 1:1 o actualizar a un dispositivo más reciente. Los factores clave a considerar son la seguridad del dispositivo y las actualizaciones del firmware. Como siempre, Digi puede ser una guía en estas elecciones.

4. Crear un caso de negocio para la migración

Haz un análisis de costo/beneficio que muestre cuándo y si vale la pena moverse a 5G. Considere los pasos tecnológicos provisionales significativos como parte de una migración mayor. Por ejemplo, consideremos ahora un dispositivo modular de gama alta 4G LTE/5G listo que también ofrece una vía de actualización cuando se disponga de 5G y el caso comercial aplicable pueda apoyar una migración a 5G.

Trabajar con los socios operadores de dispositivos y redes móviles para alinearse con los plazos de disponibilidad de los dispositivos y las redes. Considere los costos de instalación, como por ejemplo para el equipo de 5G mmWave al aire libre.

Planeando el cambio

Hoy en día, especialmente en los países desarrollados, los que se preparan para la implementación de dispositivos tienen una gran elección en 4G LTE, que tiene mucha velocidad y una latencia razonablemente baja para la mayoría de las aplicaciones.

En los países menos desarrollados, la 4G LTE probablemente seguirá siendo la norma durante varias décadas.

Al mismo tiempo, la cobertura de la red de 5G crecerá, y la tecnología proporcionará en última instancia la velocidad ultrarrápida y la baja latencia que se prevé que cambiará el juego de las tecnologías avanzadas, como los vehículos autónomos.

En el caso de las implementaciones de dispositivos 2G/3G, los días de su viabilidad son limitados y es hora de planificar el inicio o la continuación de las implementaciones 4G con confianza. Ser uno de los primeros en adoptar el 5G en el espacio comercial o industrial es ser un pionero. Acércate a Digi para discutir los planes futuros y cómo conseguir apoyo para los requisitos de la solicitud.