O que é 5g?

5G é (quase) real

A corrida para o 5G já começou. Todas as quatro principais operadoras americanas agora têm algum tipo de rede sem fio 5G, embora sejam lançamentos limitados em apenas algumas cidades, principalmente usando telefones caros que não suportam futuras redes 5G em todo o país. Estamos acompanhando os lançamentos mensalmente em nossa página Race to 5G.

Os lançamentos iniciais do 5G são mais um teste beta público do que um produto final. A AT&T, a Verizon e a T-Mobile estão usando tecnologias que viajam apenas 200 metros de um site de celular, o que significa que não há muita cobertura. Todas as quatro operadoras aguardam atualizações em suas estações-base que melhorarão a cobertura, a velocidade e a confiabilidade. Por volta do final deste ano ou início de 2020, a AT&T, a Verizon e a T-Mobile pretendem lançar redes 5G que usam o espectro 4G existente, que terão velocidades mais lentas, mas uma cobertura mais ampla.

Testamos a AT&T em Dallas e Las Vegas; Sprint em Dallas e Nova York; Verizon em Chicago e Providence; e T-Mobile em Nova York. Todo mês, temos visto melhor desempenho e mais dispositivos novos. No momento, existem pontos de acesso 5G da AT&T, Sprint e Verizon, três modelos de telefone 5G da LG e Samsung e um Moto Mod adicional para telefones Motorola à venda.

É bagunçado. É muito cedo. E se você gosta de novas tecnologias, é muito emocionante.

O 5G é um investimento para a próxima década e, nas transições móveis anteriores, vimos a maioria das grandes mudanças acontecendo anos após o primeiro anúncio. Veja o 4G, por exemplo. Os primeiros telefones 4G nos EUA apareceram em 2010. Mas o tipo de aplicativo 4G que mudou nosso mundo não apareceu até mais tarde. O Snapchat chegou em 2012 e o Uber se espalhou em 2013. As chamadas de vídeo pelas redes LTE também se espalharam nos EUA por volta de 2013.

Portanto, seguindo esse plano, enquanto estamos adquirindo um pouco de 5G no momento, você deve esperar que os grandes aplicativos 5G surjam por volta de 2021 ou 2022. Até então, as coisas ficarão confusas à medida que as operadoras sem fio disputam clientes e clientes..

5G significa sem fio celular de quinta geração, e os padrões iniciais foram estabelecidos no final de 2017. Mas um padrão não significa que todos os 5G funcionem da mesma maneira - ou que sabemos até quais aplicativos o 5G permitirá. Haverá lento, mas responsivo 5G, e rápido 5G com cobertura limitada. Vamos levá-lo ao buraco do coelho 5G para ter uma ideia de como será o próximo mundo 5G.

1G, 2G, 3G, 4G, 5G

Primeiro de tudo, se você estiver ouvindo falar dos telefones 5G Wi-Fi ou "5G E" da AT&T, eles não são celulares 5G. Aqui está um explicador completo sobre 5G vs. 5G E vs. 5GHz: Qual é a diferença?

E se você está ouvindo que 5G significa torres de ondas milimétricas em todos os postes, isso não é verdade. É assim que algumas operadoras americanas estão optando por implementá-lo agora, mas não é uma forma necessária ou exigida de 5G. (A Sprint, por exemplo, está executando o 5G de maneira completamente diferente, como explicarei abaixo.)

OG neste 5G significa que é uma geração de tecnologia sem fio. Embora a maioria das gerações tenha sido tecnicamente definida por suas velocidades de transmissão de dados, cada uma delas também foi marcada por uma quebra nos métodos de codificação, ou "interfaces aéreas", que a tornam incompatível com a geração anterior.

1G era celular analógico. As tecnologias 2G, como CDMA, GSM e TDMA, foram a primeira geração de tecnologias celulares digitais. As tecnologias 3G, como EVDO, HSPA e UMTS, aumentaram a velocidade de 200kbps para alguns megabits por segundo. As tecnologias 4G, como WiMAX e LTE, foram o próximo salto incompatível, e agora estão chegando a centenas de megabits e até velocidades no nível de gigabits.

O 5G traz três novos aspectos para a tabela: maior velocidade (para mover mais dados), menor latência (para ser mais responsivo) e a capacidade de conectar muito mais dispositivos ao mesmo tempo (para sensores e dispositivos inteligentes).

O sistema de rádio 5G atual, conhecido como 5G-NR, não é compatível com 4G. Mas todos os dispositivos 5G nos EUA, para começar, precisarão de 4G, porque eles se apoiarão nele para fazer conexões iniciais antes de negociar até 5G, quando disponível. Isso é tecnicamente conhecido como uma rede "não independente" ou NSA. Posteriormente, nossas redes 5G se tornarão "independentes" ou SA, não exigindo cobertura 4G para funcionar. Mas isso é daqui a alguns anos.

O 4G continuará melhorando com o tempo também. O modem Qualcomm X24, incorporado na maioria dos principais telefones Android de 2019, suporta velocidades 4G de até 2 Gbps. As reais vantagens do 5G virão em grande capacidade e baixa latência, além dos níveis que as tecnologias 4G podem alcançar.

Essa simbiose entre 4G e 5G fez com que a AT&T se entusiasmasse um pouco com sua rede 4G. A operadora começou a chamar sua rede 4G de "5G Evolution", porque vê a melhoria do 4G como um passo importante para o 5G. Está certo, é claro. Mas o fraseado é projetado para confundir consumidores menos informados a pensar que o 5G Evolution é 5G, quando não é.

Qual é a frequência?

Provavelmente, os debates mais quentes e confusos em torno do 5G têm a ver com quais frequências ele opera. O 5G é executado principalmente em dois tipos de ondas aéreas: abaixo e acima de 6GHz.

As redes 5G de baixa frequência, que usam bandas celulares e Wi-Fi existentes, aproveitam a codificação mais flexível e os tamanhos de canal maiores para atingir velocidades 25 a 50% melhores que o LTE, de acordo com uma apresentação do executivo da T-Mobile Karri Kuoppamaki. Essas redes podem cobrir as mesmas distâncias que as redes celulares existentes e geralmente não precisarão de sites celulares adicionais. A Sprint, por exemplo, está configurando todos os seus novos sites de celular 4G como prontos para 5G, e apenas ativará o switch quando o resto de sua rede estiver preparada.

As redes rurais provavelmente ficarão com banda 5G baixa, porque as bandas de baixa frequência têm grande variedade de torres.

Para obter velocidades super altas e de vários gigabits, as operadoras estão recorrendo primeiro a frequências mais novas e muito mais altas, conhecidas como ondas milimétricas. Nas bandas celulares existentes, apenas canais relativamente estreitos estão disponíveis porque esse espectro é muito ocupado e muito usado. Porém, em 28GHz e 39GHz, existem grandes e amplas faixas de espectro disponíveis para criar grandes canais para velocidades muito altas.

Essas bandas já foram usadas anteriormente para backhaul, conectando estações base a links remotos da Internet. Mas eles não foram usados ​​para dispositivos de consumo antes, porque o poder de processamento do dispositivo portátil e as antenas miniaturizadas não estavam disponíveis. Os sinais de ondas milimétricas também diminuem mais rapidamente com a distância do que os sinais de frequência mais baixa, e a enorme quantidade de dados que eles transferem exigirá mais conexões à Internet da rede fixa. Portanto, os provedores de celular terão que usar muitas estações base menores e de menor potência (geralmente produzindo de 2 a 10 watts) em vez de macrocélulas menos potentes (que produzem de 20 a 40 watts) para oferecer velocidades de vários gigabits que as redes de ondas milimétricas promessa.

Felizmente para eles, as operadoras já instalaram essas "pequenas células" em muitas grandes cidades, para aumentar a capacidade durante a era 4G. (Na janela do meu escritório em Nova York, vejo vários pequenos sites de celular.) Nessas cidades, eles apenas precisam colocar um rádio extra no site existente para torná-lo 5G. Há uma luta acontecendo em outro lugar, no entanto, onde as operadoras estão tendo problemas para convencer as cidades a deixá-las adicionar pequenas celas aos bairros suburbanos. É semelhante às lutas anteriores sobre o estabelecimento do serviço celular em muitas dessas cidades. Pelo que vale, as células pequenas tendem a ser muito menos poderosas do que as macrocélulas usadas para sistemas celulares 2G a 4G: 2-20 watts, em comparação com 20-40 watts para macrocélulas.

Há um terceiro conjunto de ondas de rádio sendo usado no exterior, o que pode ser um ponto interessante: a banda intermediária. Essas frequências, variando de 3, 5 GHz a 7 GHz, estão um pouco acima das bandas celulares atuais, mas possuem quantidades de espectro (e velocidades) que começam a parecer ondas milimétricas. Os EUA estão ficando para trás de outros países no espectro da banda média, porque aqui, atualmente, está sendo usado por uma confusão de organizações, incluindo empresas de satélite e a Marinha, mas existem alguns esforços para liberá-lo.

As redes de banda média não exigirão tantos sites de celular quanto a onda milimétrica, embora ainda sejam bastante densos; provavelmente a cada terço a meia milha.

Como o 5G funciona

Como outras redes celulares, as redes 5G usam um sistema de sites celulares que dividem seu território em setores e enviam dados codificados através de ondas de rádio. Cada site de célula deve estar conectado a um backbone da rede, seja por meio de uma conexão de backhaul com ou sem fio.

As redes 5G usam um tipo de codificação chamado OFDM, que é semelhante à codificação usada pelo 4G LTE. A interface aérea foi projetada para uma latência muito menor e maior flexibilidade do que o LTE.

Com as mesmas ondas de rádio que o 4G, o sistema de rádio 5G pode obter velocidades cerca de 30% melhores graças à codificação mais eficiente. As loucas velocidades de gigabit de que você ouve são porque o 5G é projetado para usar canais muito maiores do que o 4G. Enquanto a maioria dos canais 4G é de 20 MHz, ligados em até 160 MHz por vez, os canais 5G podem chegar a 100 MHz, com a Verizon usando até 800 MHz por vez. Essa é uma estrada muito mais ampla, mas também exige blocos de ondas aéreas maiores e mais claros do que os disponíveis para 4G.

É aí que entram as frequências mais altas, de ondas milimétricas de curta distância. Enquanto as frequências mais baixas são ocupadas - por 4G, por estações de TV, por empresas de satélite ou pelas forças armadas -, havia uma quantidade enorme de frequências mais altas, essencialmente não utilizadas, disponíveis no mercado. nos EUA, para que as transportadoras pudessem facilmente construir estradas largas para altas velocidades.

Outros países, como o Canadá e os países europeus, estão focando primeiro nas frequências de banda média um pouco mais altas que os sistemas 4G existentes, mas nos EUA essas frequências são usadas por empresas de satélite e militares.

As redes 5G precisam ser muito mais inteligentes que os sistemas anteriores, pois estão manipulando muito mais células menores que podem mudar de tamanho e forma. Mas mesmo com os existentes células macro , A Qualcomm diz que o 5G poderá aumentar a capacidade em quatro vezes em relação aos sistemas atuais, aproveitando larguras de banda mais amplas e tecnologias avançadas de antena.

O objetivo é ter velocidades muito mais altas disponíveis e capacidade por setor muito mais alta, com uma latência muito menor que o 4G. Os órgãos de padrões envolvidos estão buscando velocidades de 20Gbps e latência de 1ms, momento em que coisas muito interessantes começam a acontecer.

As várias operadoras prometeram implantações de 5G nas cidades do país. Este mapa mostra alguns dos locais anunciados.

Quem está lançando o 5G quando?

Você pode ver todos os lançamentos atuais da cidade 5G em nossos mapas Race to 5G.

A AT&T lançou o 5G em 12 cidades em 21 de dezembro de 2018 com um ponto de acesso à Internet móvel, o Netgear Nighthawk 5G. Também vende o Samsung Galaxy S10 5G e planeja vender o Note 10+ 5G. Aumentou sua contagem de cidades para 19 em abril. A AT&T parece estar distribuindo apenas alguns pontos de acesso por cidade e cobrindo alguns bairros de cada cidade. Somente clientes comerciais selecionados e aprovados podem se inscrever no serviço. A empresa realmente parece querer esperar até que o 5G seja mais difundido para tentar vendê-lo aos consumidores.

AT&T está usando 39GHz espectro para seu lançamento inicial, seguido por cerca de 28GHz e, em seguida, banda baixa, antigo espectro 3G, até o final deste ano.

A Sprint lançou o 5G em quatro cidades no final de maio, adicionando Chicago em julho e Los Angeles, Nova York, Phoenix e Washington DC em agosto. Por estar usando banda média, possui uma cobertura muito mais ampla em suas cidades do que as outras operadoras, pelo menos por enquanto. Outros lançamentos parecem ter sido intensificados pelo drama contínuo da Sprint em torno de sua possível fusão com a T-Mobile. A operadora está vendendo o hotspot do HTC Hub e os telefones LG V50, OnePlus 7 Pro 5G e Samsung Galaxy S10 5G.

Atualmente, a Verizon possui lançamentos limitados de 5G móveis em nove cidades e lançamentos limitados da Internet doméstica em quatro. Ele está vendendo um complemento 5G que se encaixa nos telefones Moto Z2 Force, Z3 e Z4, bem como nos telefones LG V50, Samsung Galaxy S10 5G e Galaxy Note 10+ 5G e no hotspot Inseego M1000.

Os planos de serviço 5G da Verizon custam US $ 10 a mais do que seus planos 4G ilimitados (embora isso tenha sido dispensado até agora), para dados 5G verdadeiramente ilimitados, sem depriorização. A operadora está usando principalmente 28GHz espectro.

A T-Mobile lançou uma rede 5G de ondas milimétricas em seis cidades em junho, com o telefone Galaxy S10 5G. Isso inclui uma cobertura surpreendentemente abrangente em Manhattan e pequenos trechos em outras cidades. Ao contrário da AT&T e da Verizon, ela oferece mapas de cobertura. A empresa diz que lançará uma rede nacional de 5G usando seu espectro de banda baixa de 600Mhz ainda este ano, mas, assim como a Sprint, boa parte de sua estratégia está ligada ao fato de a fusão ser ou não realizada. Essa rede de banda baixa, mas não a de ondas milimétricas, será suportada pelo próximo Galaxy Note10 + 5G.

A velocidade de uma rede sem fio está ligada à quantidade de espectro que você pode usar para ela. Como a T-Mobile está usando apenas uma média de 31MHz de espectro a 600 MHz em oposição às centenas de MHz que as redes de ondas milimétricas usarão, sua rede 5G de banda baixa será um pouco mais rápida que a 4G, mas não vários gigabits rapidamente. Ainda terá o menor aspectos de latência e muitas conexões do 5G, tornando-o utilizável para jogos, carros autônomos e cidades inteligentes, por exemplo. Nas cidades, a rede de ondas milimétricas será super rápida.

"Vamos ver as velocidades médias começarem a subir dezenas de megabits por segundo? Com ​​certeza", disse Neville Ray, CTO da T-Mobile. "Gostaríamos muito de ver as velocidades médias triplicar ou passar para 100 Mbps, mas essa é uma jornada que levará tempo na indústria".

Quais telefones 5G estão saindo?

A primeira rodada de telefones 5G suporta apenas alguns dos sistemas 5G usados ​​nos EUA - e modelos diferentes suportam bandas diferentes! Então, se você quiser uma mistura 5G completa de cobertura e velocidade, terá que ficar de fora até provavelmente na próxima primavera, quando os primeiros telefones 5G de todas as bandas forem lançados.

Atualmente, o Samsung Galaxy S10 5G e o Note 10+ 5G (em todas as quatro operadoras), o LG V50 (na Sprint e Verizon) e um Moto Mod para o Moto Z3 e Z4 (na Verizon) são tudo o que existe agora..

A maioria desses telefones concentra-se nas bandas de curto alcance e alta velocidade. O Note 10+ 5G para AT&T e T-Mobile funcionará na banda de baixa velocidade de cobertura ampla, mas não na banda de alta velocidade rápida. É irritantemente confuso. Aqui está um diagrama de Venn:

Muitas outras empresas, incluindo Huawei, OnePlus, ZTE, Oppo, Vivo e Xiaomi, fabricam telefones 5G em 2019. Mas nenhum desses telefones parece ser destinado aos EUA, e nenhum deles será compatível com as redes americanas. É um mundo grande lá fora.

Achamos que haverá um iPhone 5G em 2020, mas não antes.

Para que serve o 5G?

A maioria das demos 5G do mundo real que vimos envolvem pessoas baixando o Netflix muito rapidamente em seus telefones. Esse tipo de uso é apenas uma questão de mesa, apenas para construir as redes para que aplicativos mais interessantes possam se desenvolver no futuro.

A Internet em casa 5G mostra uma grande vantagem sobre o 4G: enorme capacidade. As operadoras não podem oferecer internet doméstica 4G a preços competitivos porque simplesmente não há capacidade suficiente em sites de celular 4G para os 190 GB de uso mensal que a maioria das residências espera agora. Isso poderia realmente aumentar a concorrência na Internet doméstica nos EUA, onde, de acordo com um relatório da FCC de 2016, 51% dos americanos têm apenas uma opção para serviços de Internet doméstica de 25 Mbps ou mais. Por seu lado, a Verizon diz que seu serviço 5G será verdadeiramente ilimitado.

A Internet doméstica 5G também é muito mais fácil para as operadoras implementarem do que as linhas de fibra óptica de casa em casa. Em vez de desenterrar todas as ruas, as operadoras precisam instalar fibra ótica em um local de célula a cada poucos quarteirões e fornecer aos clientes modems sem fio. O diretor de rede da Verizon, Nicki Palmer, disse que o serviço de internet em casa acabaria sendo oferecido onde quer que a Verizon possua wireless 5G, o que lhe dará uma cobertura muito mais ampla do que o serviço FiOS de fibra óptica da operadora.

Em uma viagem a Oulu, na Finlândia, onde há um centro de desenvolvimento 5G, participamos de um hackathon 5G. As principais idéias incluíam um serviço de streaming de jogos; uma maneira de fazer reabilitação por AVC através da RV; bandagens inteligentes que acompanham sua cura; e uma maneira de os pais interagirem com bebês presos em incubadoras. Todas essas idéias precisam dos aspectos de alta largura de banda, baixa latência ou baixo custo de energia e baixo custo do 5G.

No ano passado, pesquisamos as startups 5G que a Verizon está desenvolvendo em Nova York. No Open Innovation Lab da operadora, vimos câmeras de vigilância sem fio de alta resolução, streaming de jogos e fisioterapia de realidade virtual.

Nosso colunista Michael Miller acha que o 5G será mais importante para usos industriais, como automatizar portos marítimos e robôs industriais.

Os carros sem motorista podem precisar do 5G para entrar em ação, explica nosso editor Oliver Rist. A primeira geração de carros sem motorista será independente, mas as gerações futuras interagirão com outros carros e estradas inteligentes para melhorar a segurança e gerenciar o tráfego. Basicamente, tudo na estrada estará falando com todo o resto.

Para fazer isso, você precisa de latências extremamente baixas. Enquanto os carros estão trocando pacotes muito pequenos de informações, eles precisam fazê-lo quase instantaneamente. É aí que entra a latência de menos de um milissegundo da 5G Toque, quando um pacote de dados dispara diretamente entre dois carros ou salta de um carro para uma pequena cela em um poste de luz para outro carro. (Um milissegundo de luz é de cerca de 300 quilômetros, portanto a maior parte da latência de 1ms ainda está no tempo de processamento.)

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Outro aspecto do 5G é que ele conectará muito mais dispositivos. No momento, os módulos 4G são caros, consomem energia e exigem planos de serviços complicados; grande parte da Internet das Coisas ficou com Wi-Fi e outras tecnologias domésticas para consumidores, ou 2G para empresas. O 5G aceita dispositivos pequenos, baratos e de baixo consumo de energia, para conectar muitos objetos menores e diferentes tipos de sensores ambientais à Internet.

E os telefones? A maior mudança que o 5G pode trazer é na realidade virtual e aumentada. À medida que os telefones se transformam em dispositivos destinados a serem usados ​​com fones de ouvido VR, a latência muito baixa e as velocidades consistentes do 5G proporcionam um mundo aumentado na Internet, se e quando você desejar. Os aspectos de células pequenas do 5G também podem ajudar na cobertura interna, pois incentiva todos os roteadores domésticos a se tornarem um site de células.

Estamos ansiosos para testar as primeiras implementações do 5G no lançamento. Continuamos acompanhando todos os lançamentos, testando-os cidade por cidade, em nossa página Corrida para 5G.