El Progreso en 5G Revolucionará los Procesos de Pruebas

5G significa una transformación generacional que tendrá profundo impacto en las empresas y los consumidores en todo el mundo. Promete una experiencia revolucionaria con datos mucho más rápidos, tiempos más cortos de respuesta de red (menor latencia), acceso instantáneo en cualquier lugar y en todas partes y la capacidad para billones de dispositivos. No solamente estamos hablando de ser capaces de descargar más rápido un video a su teléfono móvil. A diferencia de 3G y 4G, 5G busca expandirse mucho más allá de nuestros dispositivos móviles y en aplicaciones que están presentes en todas las facetas de nuestras vidas. Desde habilitar el IoT Industrial para garantizar la seguridad de los vehículos automotrices, 5G cambiará nuestras vidas de maneras que son difíciles de imaginar.

“En diez años a partir de ahora, vamos a mirar hacia atrás y decir que 5G fue una de las piezas más importantes de la tecnología en la historia", dice Patrick Moorhead, Presidente y Analista, Moor Insights & Strategy. Esto hace posible todo lo que está surgiendo hoy en día, ya sean automóviles de manejo autónomo que hablan entre sí o simplemente tener la más fascinante experiencia de video.

El Camino hacia 5G

El organismo de estandardización de 3GPP está avanzando activamente para definir 5G, pero el verdadero trabajo está apenas comenzando. La compañías especializadas en tecnologías de semiconductores, infraestructura de red, nube, software, manufactura y pruebas, ahora deben diseñar, desarrollar, probar y distribuir soluciones que aprovechen estas nuevas capacidades inalámbricas. Esto no es una tarea fácil.

5G ofrece nuevas tecnologías como MIMO Masivo y Onda Milimétrica (mmWave). Ambas tecnologías utilizan múltiples antenas y beamforming, lo que es una gran diferencia con las arquitecturas inalámbricas actuales y anteriores. 5G también incluye nuevos mecanismos de control inalámbricos que dividen el control y los datos para facilitar el concepto de segmentación de red, que escala el nivel de servicio a un dispositivo de usuario individual.

Además, los estándares propuestos para 5G son mucho más complejos que los estándares 3G y 4G. 5G transformará nuestras redes, por lo que la industria debe transformar la manera en que estos sistemas son diseñados, desarrollados y probados. Para diseño de algoritmos, simplemente el modelado de sistemas sin ninguna validación del mundo real, no ha sido suficiente para que una idea avance del concepto a la producción. Para pruebas, los métodos tradicionales que se enfocan en un componente individual no serán capaces de explicar el impacto en el sistema.

Un Enfoque Basado en Plataforma

Los investigadores de sistemas inalámbricos en todo el mundo descubrieron rápidamente que el único camino hacia el éxito es a través de un enfoque basado en la plataforma para 5G con el software en el núcleo. Nokia introdujo el primer prototipo 5G de Onda Milimétrica a 73 GHz y rompió el récord de velocidades de datos de acceso móvil usando espectro de onda milimétrica. La Universidad de Lund desarrolló el primer prototipo de MIMO Masivo y los investigadores en la Universidad de Bristol y Facebook extendieron sus prototipos de MIMO Masivo para alcanzar niveles sin precedentes en la eficiencia del espectro.

Estos prototipos de sistemas ya han jugado un papel importante en la evolución de la tecnología 5G. El enfoque de diseño basado en plataforma utilizado en estos ejemplos aprovecha al máximo los radios definidos por software (SDRs) para afrontar los retos del sistema y reducir el tiempo para obtener resultados. Los SDRs para diseño y generación de prototipos continuarán evolucionando conforme el software cambia. Incluso podemos imaginar SDRs más capaces con software que se extiende más allá de la capa física para aprovechar el vasto ecosistema de software de código abierto. Esto permitirá a los investigadores abordar tanto las capas superiores como la red para reducir aún más el tiempo de adopción y romper el enfoque aislado para el diseño.

La innovación de 5G no se detiene en el diseño

Las soluciones de pruebas y medidas serán clave en el ciclo de comercialización. Los sistemas de pruebas deben expandirse más allá de la capa física para probar de forma rápida y rentable estas nuevas tecnologías de múltiples antenas con haces controlables/dirigibles. Además, estos sistemas deben abordar los nuevos dispositivos con capacidad de onda milimétrica con anchos de banda extremadamente amplios. Estas soluciones de pruebas no solamente deben ser capaces de probar los parámetros importantes de un dispositivo, sino también ser rentables para que 5G alcance su potencial y una extensa adopción.

Con estas características, 5G requiere un diferente enfoque para probar dispositivos y sistemas inalámbricos. Por ejemplo, la pruebas over-the-air (OTA) a nivel del sistema debe convertirse en estándar en el ecosistema 5G. La prueba OTA presenta varios retos pero tal vez lo más desalentador pertenece al entorno en el que el equipo de prueba y el dispositivo bajo prueba deben coexistir. El aire es un medio impredecible y el propio canal varía con el tiempo y las condiciones ambientales. Los ingenieros de pruebas inalámbricas deben aislar el canal en el escenario de la OTA y controlar el dispositivo por haz para "probar" eficazmente el dispositivo.

Además, compañías como Intel han introducido módulos de antena en fase con una antena conectada directamente al extremo frontal de RF para minimizar las pérdidas del sistema. Debido a que el acceso al dispositivo es limitado, el equipo de prueba debe incrementar en frecuencia a las bandas de onda milimétrica y caracterizar métricas clave de rendimiento haz por haz.

Finalmente, mientras que el ancho de banda es un reto familiar en las pruebas, el ancho de banda probado de 5G se espera que aumente 50 veces en un canal LTE estándar. A estos anchos de banda, los sistemas de pruebas no solamente deben generar y adquirir formas de onde de ancho de banda más amplio, sino también procesar todos esos datos en tiempo real.

¿Qué Sigue?

Los investigadores de sistemas inalámbricos han adoptado un enfoque de diseño de plataforma utilizando SDRs para acelerar la fase inicial de investigación de 5G. Ahora, los proveedores de soluciones de pruebas deben hacer lo mismo. 5G presenta un cambio de paradigma como nunca antes lo hemos visto, y un enfoque basado en plataforma que sea flexible y configurable por software será esencial para el desarrollo de este ecosistema.

James Kimery, Director de Investigación Inalámbrica & SDR, National Instruments