La evolución de la tecnología de radio inalámbrica hacia 5G-A

Con el continuo crecimiento del tráfico móvil 4G y el despliegue de redes inalámbricas 5G, las múltiples antenas y tecnologías de formación de haces han sido ampliamente reconocidas en la industria como el camino de evolución hacia 5G-A. Gracias a la tecnología multiantena, aumentará la velocidad y fiabilidad de transmisión de señales, mejorando la experiencia del usuario, la capacidad del sistema y la cobertura.

La formación de haces controla la fase y la amplitud del conjunto de antenas para enfocar las señales en los UE (equipo de usuario) para su transmisión. Esto mejora la velocidad de transmisión y la cobertura de la señal y reduce el consumo de energía y las interferencias. Estas dos tecnologías son interdependientes y convergen gradualmente.

Más puertos de antena permiten que la formación de haces sea más enfocada y precisa, logrando así mayores ganancias. El protocolo 3GPP continúa desarrollándose y evolucionando en ambas direcciones. Se analizan y formulan las normas técnicas correspondientes para satisfacer los requisitos del desarrollo de la red de manera más eficiente.

La característica de la industria demuestra que la opción principal para implementar tecnologías multiantena y de formación de haces son 2TRx→4TRx→8TRx→MIMO masivo (a partir de 32TRx), que está en línea con la evolución del protocolo 3GPP.

Durante la era 4G-Avanzada, 4T4R se ha convertido en el estándar de red ampliamente aceptado por los operadores globales. En caso de un escenario de mayor demanda de capacidad, continúa avanzando hacia 8T8R y MIMO masivo como siguiente paso en la evolución de la solución de capacidad. 

En 2016 se anunció la primera solución MIMO 32T32R masiva a nivel mundial sobre frecuencia FDD, mientras que en 2020 se anunció nuevamente la RRU 8T8R nativa. Cabe mencionar que el primero en anunciarlo fue Huawei. Desde 2023, otros proveedores de la industria lo hicieron (por ejemplo, Ericsson comenzó a apoyar esta tendencia y anunció su cartera de FDD Massive MIMO, etc.).

“Tanto FDD Massive MIMO como 8T8R nativo son compatibles con 4G, 5G y el uso compartido dinámico del espectro entre 4G y 5G. La formación de haces sobre 4G y 5G también está disponible sobre la radio nativa 8T8R/32T32R”, dijo el portavoz del fabricante de telecomunicaciones. 

La tecnología de formación de haces FDD ganó el premio “Mejor avance en tecnología móvil” en el Mobile World Congress (MWC) 2023, lo cual indica que la idoneidad y la necesidad de las tecnologías de formación de haces y antenas múltiples son reconocidas en la industria.

Además de la tendencia principal mencionada anteriormente, también se plantearon otros parámetros de evolución, uno de los más relevantes es la radio unificada (6TRx, 12TRx). Es importante saber que no es una radio 6T6R o 12T12R “Real”, de hecho combina tres radios distribuidas por sitio en una radio centralizada. Teniendo en cuenta que cada sitio podría tener una caja en lugar de tres, algunas personas creen que podría ahorrar opex de la red RAN, especialmente por el costo de alquiler de las torres.

Sin embargo, después de la prueba, los operadores se dieron cuenta de que no es tan hermoso como parece, ya que conlleva nuevos desafíos. Algunas voces diferentes provienen de los operadores que probaron 6TRx o 12TRx. Por ejemplo, la complejidad de la instalación es alta, un solo módulo es demasiado grande y pesado y se requieren grúas durante la instalación en el sitio. Altos requisitos de fuente de alimentación, un solo par de módulos requiere módulos elevadores adicionales. El rendimiento se deteriora, ya que cuando las tres radios distribuidas se centralizan en una, se deben extender alimentadores adicionales a los otros dos sectores. 

Como resultado, la cobertura se reduce 20% para los otros sectores, ya que la pérdida adicional de cables es mayor que la ganancia de potencia. La solución tiene baja confiabilidad, si falla un solo módulo, todo el sitio se verá afectado y si algún componente se daña, será necesario reemplazar todo el sitio. Debido a esto, se coteja una tasa de fallos significativamente más alta en comparación con las radios distribuidas.

No sólo el alto costo de operación, la pérdida de cobertura, sino también la dificultad de evolución se alega a la radio centralizada, ya que no permite a los operadores trabajar con una inversión inteligente por expansión por células, una vez expandida, los tres sectores deben sustituirse debido al diseño unificado.

Como resultado de todo lo expuesto anteriormente, la industria no reconoce bien la trayectoria de evolución técnica de radio unificada y se observan pocos despliegues comerciales.

Además, a medida que se introducen más y más frecuencias en la red RAN, las radios multibanda (por ejemplo, doble banda, tribanda) son otra tendencia de evolución. Un dato interesante es que los operadores prefieren una radio multibanda en banda baja (700 MHz/850 MHz) o en banda media (AWS/PCS 1.8/2.1 GHz), aunque no es común utilizar la multibanda entre la banda baja y media (por ejemplo, 700 MHz/AWS/PCS), una de las principales preocupaciones detrás es la evolución. 

Normalmente, en banda baja evoluciona a 4T4R, mientras que en banda media es más común evolucionar a 8T8R o 32T32R. Para garantizar la flexibilidad de evolución, es importante tener la RRU separada entre la banda baja y la banda media.

Con todas las observaciones realizadas, es cierto que la multiantena, la formación de haces y la multibanda son las tres principales tendencias de evolución de las tecnologías de radio hacia la 5G-A.