5G NR

5G NR ( New Radio ) ^[1] es una tecnología de acceso por radio (RAT) desarrollada por el Proyecto de Asociación de Tercera Generación ( 3GPP ) para la red móvil 5G (quinta generación). ^[1] Fue diseñada para ser el estándar global para la interfaz aérea de las redes 5G. ^[2] Se basa en la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), al igual que el estándar de evolución a largo plazo ( LTE ) 4G (cuarta generación) .

La serie 38 de especificaciones 3GPP ^[3] proporciona los detalles técnicos detrás de 5G NR, el sucesor de LTE.

El estudio de NR dentro de 3GPP comenzó en 2015, y la primera especificación estuvo disponible a fines de 2017. Mientras el proceso de estandarización de 3GPP estaba en curso, la industria ya había comenzado los esfuerzos para implementar infraestructura compatible con el borrador del estándar, y el primer lanzamiento comercial a gran escala de 5G NR ocurrió a fines de 2018. Desde 2019, muchos operadores han implementado redes 5G NR y los fabricantes de teléfonos móviles han desarrollado teléfonos móviles habilitados para 5G NR. ^[4]

5G NR utiliza bandas de frecuencia en dos amplios rangos de frecuencia:

1. Rango de frecuencia 1 (FR1), para bandas de 410 MHz a 7125 MHz
2. Rango de frecuencia 2 (FR2), para bandas entre 24 250 MHz y 71 000 MHz

Ooredoo fue el primer operador en lanzar una red comercial 5G NR en mayo de 2018 en Qatar . Otros operadores de todo el mundo han seguido su ejemplo.

En 2018, 3GPP publicó la versión 15 , que incluye lo que se describe como la estandarización de Pavilash de "Fase 1" para 5G NR. El cronograma para la versión 16, que será la "fase 2 de 5G", sigue una fecha de congelación de marzo de 2020 y una fecha de finalización de junio de 2020, ^[6] La versión 17 estaba originalmente programada para su entrega en septiembre de 2021. ^[7] pero, debido a la pandemia de COVID-19 , se reprogramó para junio de 2022. ^[8]

El trabajo de la versión 18 ha comenzado en 3GPP. La versión 18 se conoce como "NR Advanced", lo que significa otro hito en los sistemas de comunicación inalámbrica. NR Advanced incluirá características como eXtended Reality (XR), estudios de IA/ML y mejoras de movilidad. La movilidad es el núcleo de la tecnología 3GPP y hasta ahora se ha manejado en la Capa 3 (RRC); ahora, en la versión 18, el trabajo en movilidad consiste en introducir la movilidad activada por capas inferiores.

Los lanzamientos iniciales de 5G NR dependerán de la infraestructura 4G LTE existente en modo no autónomo (NSA), antes de la maduración del modo autónomo (SA) con la red central 5G. Además, el espectro se puede compartir dinámicamente entre 4G LTE y 5G NR.

Para hacer un mejor uso de los activos existentes, los operadores pueden optar por compartirlos dinámicamente entre 4G LTE y 5G NR. El espectro se multiplexa con el tiempo entre ambas generaciones de redes móviles, mientras se sigue utilizando la red 4G LTE para funciones de control, según la demanda del usuario. La compartición dinámica del espectro (DSS) se puede implementar en equipos 4G LTE existentes siempre que sean compatibles con 5G NR. Solo el terminal 5G NR necesita ser compatible con DSS. ^[9]

El modo no autónomo (NSA) de 5G NR se refiere a una opción de implementación de 5G NR que depende del plano de control de una red 4G LTE existente para funciones de control, mientras que 5G NR se centra exclusivamente en el plano del usuario. ^{[10] [11]} Se informa que esto acelera la adopción de 5G, sin embargo, algunos operadores y proveedores han criticado la priorización de la introducción de 5G NR NSA con el argumento de que podría obstaculizar la implementación del modo autónomo de la red. ^{[12] [13]} Utiliza la misma red central que una red 4G, pero con equipos de radio mejorados. ^{[14] [15]}

El modo autónomo (SA) de 5G NR se refiere al uso de células 5G tanto para la señalización como para la transferencia de información. ^[10] Incluye la nueva arquitectura 5G Packet Core en lugar de depender del 4G Evolved Packet Core , ^{[16] [17]} para permitir la implementación de 5G sin la red LTE. ^[18] Se espera que tenga un menor costo, una mejor eficiencia y que ayude al desarrollo de nuevos casos de uso. ^{[12] [19]} Sin embargo, la implementación inicial puede tener una velocidad más lenta que la red existente debido a la asignación de espectro. ^[20] Utiliza una nueva red central dedicada a 5G. ^[21]

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5G NR admite siete espaciamientos de subportadoras:

La longitud del prefijo cíclico es inversamente proporcional al espaciado entre subportadoras . Es de 4,7 μs con 15 kHz y de 4,7 / 16 = 0,29 μs para un espaciado entre subportadoras de 240 kHz. Además, los espaciados entre subportadoras más altos permiten una latencia reducida y un mayor soporte para bandas de alta frecuencia, esenciales para las comunicaciones de baja latencia ultra confiables (URLLC) y las aplicaciones de banda ancha móvil mejorada (eMBB) en 5G.

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En la versión 17 de 5G NR, el 3GPP introdujo NR-Light para dispositivos con capacidades reducidas (RedCap). NR-Light, también conocido como RedCap, está diseñado para admitir una amplia gama de casos de uso nuevos y emergentes que requieren una menor complejidad y un menor consumo de energía en comparación con los dispositivos 5G NR tradicionales.

NR-Light está dirigido a dispositivos de la categoría de rendimiento de nivel medio, logrando un equilibrio entre las capacidades de alto rendimiento de los dispositivos 5G NR estándar y la complejidad ultrabaja de los dispositivos LTE-M y NB-IoT. Esto lo hace ideal para aplicaciones como:

• Dispositivos portátiles: incluidos relojes inteligentes, rastreadores de actividad física y dispositivos de monitoreo de salud que se benefician de un menor consumo de energía y una mayor duración de la batería.
• Sensores industriales: dispositivos en fábricas inteligentes y automatización industrial que requieren conectividad confiable con complejidad reducida.
• Dispositivos domésticos inteligentes: productos de automatización del hogar, incluidas cámaras de seguridad y electrodomésticos inteligentes, que necesitan una conectividad eficiente y rentable.

Las características principales de NR-Light incluyen:

• Ancho de banda reducido: NR-Light admite anchos de banda más estrechos, lo que reduce la complejidad general y los requisitos de energía del dispositivo.
• Configuraciones de antena simplificadas: se utilizan menos antenas en comparación con los dispositivos 5G NR estándar, lo que ayuda a reducir el costo y el consumo de energía.
• Velocidades de datos más bajas: optimizado para aplicaciones que no requieren un alto rendimiento de datos, lo que garantiza un uso eficiente de los recursos de la red.
• Mayor duración de la batería: con optimizaciones destinadas a reducir el consumo de energía, los dispositivos NR-Light pueden lograr una vida útil de la batería significativamente más larga, lo que es crucial para los dispositivos portátiles y los sensores.

NR-Light mejora el ecosistema 5G al proporcionar una solución escalable que satisface las necesidades de dispositivos con distintos requisitos de rendimiento, ampliando las aplicaciones potenciales y fomentando el crecimiento de IoT y otras tecnologías conectadas.

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