FWA o acceso inalámbrico fijo: la solución 5G para zonas poco pobladas

La tecnología móvil y los smartphones han cambiado mucho a lo largo de estos años. En estos últimos años hemos pasado por las redes 2G, 3G, 4G y ahora 5G. Con esta última, están apareciendo novedades que hace varios años parecían impensables. La razón es que, por primera vez, con la llegada del 5G, está permitiendo que esta tecnología móvil pueda competir con los servicios de línea fija y los precios. En este sentido el Acceso Inalámbrico Fijo (FWA) permite a los operadores de red ofrecer banda ancha de ultra alta velocidad en áreas rurales y suburbanas. De esta forma, en un futuro podremos tener una alternativa para esos lugares donde la fibra es muy cara de instalar y mantener.

Cómo han evolucionado las redes móviles en los últimos años

En este apartado vamos a hacer un breve repaso de cómo han evolucionado las redes móviles desde el 2G hasta el 5G actual. Vamos a empezar hablando sobre el 2G, algunos de vosotros habréis oído hablar de GSM, GPRS y EDGE. En vuestros móviles cuando estáis navegando por una red de este tipo, al lado de las líneas de cobertura aparece la letra E.  Con GSM y GPRS se permite el envío de SMS, mensajes multimedia (MMS) y de correo electrónico. Además, tiene velocidades de transferencia de entre 56 a 114 Kbps. Luego vino EDGE, que permite alcanzar velocidades de hasta 384 Kbps. Este modo permite navegar por Internet y descargar archivos, lo que pasa es que actualmente, debido al diseño de las webs y de los archivos que descargamos, hacen complicada su utilización.

El siguiente en aparecer fue el 3G, utilizando en sus redes la navegación web de forma fluida es posible. En vuestro smartphone se representaría con la letra H para el 3G, y H+ para el 3G+. Los móviles actuales en condiciones teóricas favorables, podrían alcanzar una velocidad de bajada de 42Mbps y de 5.8 Mbps en subida.

Luego el vino el 4G y LTE, ver vídeos y contenidos en streaming o vídeos en Youtube ya no es ningún problema. La velocidad teórica a través de redes 4G es de 300 Mbps. Generalmente no vamos a superar los 150 Mbps reales de velocidad. Por otra parte, las redes LTE pueden superar incluso los 450 Mbps, aunque este suele ser el límite normal. Además, tenemos LTE Advanced que en algunos modelos de gama alta pueden superar la velocidad de 1 Gbps. En nuestros smartphones veremos los símbolos 4G y 4G+ según corresponda. Por último, tenemos el 5G que puede alcanzar hasta más de 7 Gbps en entornos reales.

Además, el 5G donde ha mejorado sustancialmente respecto al 4G es en las latencias. En ese sentido es lo que le podría facilitar conexiones de banda ancha en zonas pocas pobladas.

FWA es una alternativa interesante para las zonas rurales y poco pobladas

El precio y la instalación de banda ancha fija han desafiado continuamente el despliegue de servicios de datos de alta velocidad. A pesar de que tecnologías como WiMAX han intentado competir como la de fibra, estas iniciativas han terminado fracasando en muchos casos. La razón que les ha lastrado principalmente es porque requieren de una infraestructura superpuesta completamente nueva, y de costosos equipos patentados.

Sin embargo, el acceso inalámbrico fijo 5G (FWA) emplea arquitecturas 3GPP estandarizadas y componentes móviles comunes. Así, puede ofrecer servicios de banda ancha de ultra alta velocidad a clientes residenciales y clientes empresariales.

En este sentido tenemos que comentar que utilizando New Radio (NR) en la longitud de onda milimétrica (mmWave), el 5G FWA, puede proporcionar una alternativa competitiva en líneas fijas frente al:

• DSL / ADSL
• Cable
• Fibra óptica

Razones por las que FWA puede ser competitivo frente a la fibra, cable y ADSL2+

El despliegue del 5G NR mmWave móvil requiere la adquisición de un nuevo espectro, derechos de paso, servidumbres y concesiones de uso. Por lo tanto, los operadores móviles quieren esos gastos de instalación y mantenimiento puedan ser sufragados por tantas aplicaciones como sea posible. Por eso buscarán:

1. Proporcionar banda ancha móvil de mayor velocidad a sus clientes.
2. Ofrecer servicios a redes de sensores inteligentes IoT (Internet de las cosas) de baja latencia para la automatización autónoma.

Actualmente la mayor oportunidad para FWA se encuentra en países emergentes, donde la banda ancha fija no es frecuente en la actualidad. Esto es debido a que la instalación de la fibra óptica no es precisamente barata. Esto limita muchísimo no sólo las perspectivas individuales de expansión, sino también el potencial de crecimiento económico de estos países.

Además, FWA también se convertirá en una alternativa atractiva frente a opciones de telefonía fija más lentas y costosas en los países desarrollados. En ese sentido, los fondos de banda ancha de la UE podrían aprovechar esta tecnología para dar un mejor acceso a internet en las regiones menos desarrolladas o despobladas.

Puntos fuertes y positivos del FWA

Las iniciativas anteriores a FWA fracasaron porque su naturaleza se basaba en utilizar tecnologías patentadas. Al ser pocos proveedores de equipos y soporte, había pocas opciones donde elegir y aumentaron los precios.

Por otro lado, el ecosistema de proveedores de 5G ya es grande y nos ofrece:

1. Equipos de usuario estandarizados para la UE.
2. Equipos de redes móviles que se pueden reutilizar para FWA sin modificaciones.

El acceso inalámbrico fijo 5G en las bandas más bajas del espectro inalámbrico se puede utilizar para ofrecer de forma rápida y económica una alternativa a la banda ancha cableada. En las longitudes de onda milimétricas, 5G FWA puede proporcionar un nivel de capacidad de ancho de banda de servicio comparable a la fibra óptica. Además, los haces estrechos también permiten una mayor densidad de usuarios sin causar interferencias.

También hay que señalar que la penetración de mmWave a través de materiales de construcción comunes como paredes o vidrio, es baja. Sin embargo, esto tiene fácil solución ya que mediante el uso de antenas externas podemos mitigar drásticamente la degradación de la señal.

En ese sentido, el FWA usando 5G sienta las bases para ofertas de servicios completamente nuevas que requieren baja latencia y un gran ancho de banda.

De las tres bandas de frecuencia primarias previstas en todo el mundo las redes 5G, aquellas en el rango medio de GHz son las más apropiadas para FWA. Por lo tanto, la banda de 3,4-3,8 GHz serían las adecuadas para áreas rurales o suburbanas de baja densidad. En cuanto el rango de 24.25 a 27.5GHz es adecuado para servir a lugares y ciudades suburbanos de mayor densidad si bien es probable que necesitemos instalar antenas exteriores.

El desarrollo de FWA

Las pruebas iniciales de acceso inalámbrico fijo que utilizan la red 5G emplean una infraestructura clásica Evolved Packet Core (EPC) para el transporte de datos y la información de control. La distribución de antenas 5G, junto con las aplicaciones de transmisión de gran ancho de banda a través de FWA, hará que la capacidad de la red de acceso sea mayor, e incluso necesite tener una mayor densidad de puntos de agregación.

Las técnicas de control LTE y CUPS pueden proporcionar una solución parcial a estos problemas. El problema es que, implican prolongar un enfoque predominantemente centrado en el hardware para entregar el plano de datos. Esta es una propuesta costosa y compleja que al final requerirá la migración al 5G. Por el contrario, una función de plano de usuario (UPF) 5G implementada dentro de un entorno de nube de computación perimetral de acceso múltiple (MEC) altamente automatizado, puede cumplir con los requisitos previos de una infraestructura de acceso inalámbrico fijo.

Aquí tenemos un ejemplo de Arquitectura 5G FWA de Ericsson:

Por último, según este esquema, la ubicación de la RBS (Estaciones Base desarrollada por Ericsson) en la relación con otros nodos depende de la frecuencia en la que opera. En ese sentido, cuanto mayor es la frecuencia, más corto es el alcance de los enlaces de radio desde la RBS. Las entidades principalmente interiores que brindan conectividad a los clientes son naranjas y las entidades exteriores correspondientes son verdes.

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