Sistemas de antenas avançados turbinam capacidades 5G

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A 5G Americas, a associação setorial e a voz da 5G e LTE para as Américas, hoje anunciou a divulgação de Sistemas de Antenas Avançados para 5G[VN1] , um relatório explorando as tendências atuais da tecnologia e avanços no uso de espectro para sistemas de antenas avançados (advanced antenna system – AAS) que devem aumentar a velocidade de transmissão de dados, cobertura e experiência do usuário da tecnologia 5G.

A 5G oferecerá velocidades muito maiores que a 4G, com picos de até 20 Gigabits-por-segundo (Gbps) e taxas médias de transmissão de dados de 100+ Megabits-por-segundo (Mbps). A tecnologia é capaz de suportar um aumento de 100x a capacidade de tráfego e eficiência de rede, e oferecer acesso instantâneo, reduzindo a latência em 10x comparada com as redes 4G.
“Avanços recentes nessa tecnologia viabilizaram a adoção de sistemas de antenas avançados e recursos multiantena na implementação de redes 5G em grande escala, e nas redes 4G que já estão em operação também”, disse Bo Hagerman, Líder da Evolução de Estratégia para Redes 5G, Soluções para Produtos de Rede, da, Ericsson North America.

O relatório identifica como os AAS serão comercializados, apresenta informações técnicas sobre a crescente complexidade dos sistemas de antenas sem fio e mostra como esses sistemas podem ser fundamentais para o desenvolvimento e implementação de redes 5G.

Mais especificamente, o relatório analisa como:

  • Avanços em técnicas como a formação e gestão de feixes (alternação, recuperação e refinamento de feixes) aumentam a cobertura e capacidade em um número maior de canais de controle e transmissão comparado com a LTE, com rádio de até 64 elementos de antena e transceptor
  • A MIMO Massiva agrega ainda mais capacidade sem adicionar mais elementos de antena, devido à crescente liberdade qualquer sistema de antenas possui para modificar um sinal transmitido – mesmo para múltiplos usuários e antenas
  • Avanços no uso de bandas de espectro de ondas milimétricas (mmWave) são maiores com um sistema totalmente integrado de antenas que pode incluir mais de 100 elementos de antena e transceptores
  • O uso de espectro abaixo de 6 GHz e na faixa de mmWave apresenta ganhos sensíveis em cobertura e capacidade que não seriam possíveis com técnicas de rádio anteriores
  • Vários cenários de implementação podem ser baseados em localização de redes, serviços e casos de uso

As novas tecnologias de antena operam com as versões independente e não independente da 5G Novo Rádio (New Radio – NR). No entanto, com a complexidade emergente dos 5G NRs, as operadoras e fornecedores terão que administrar soluções de rádio ativas e passivas em bandas de espectro abaixo de 6 GHz. As operadoras que adotam a AAS devem levar em conta vários fatores, como desempenho x custo, questões de Campo Eletromagnético (EMF) e restrições de implementação.

”Sistemas de antenas avançados viabilizam técnicas de última geração para formação de feixes e Multiple Input Multiple Output (MIMO), que são ferramentas poderosas que podem aprimorar a experiência do usuário, a capacidade e a cobertura”, disse Hagerman.

Além de espectro de banda alta, o espectro atual de bandas médias e baixas será fundamental para suportar a implementação da 5G NR. Inicialmente, a 5G NR será implementada principalmente nas bandas de Time Division Duplex (TDD), e nas bandas de mmWave e Frequency Division Duplex (FDD) abaixo de 3 GHz, de acordo com a carteira de espectro de cada operadora. Quando o sistema está otimizado, as velocidades de transmissão 5G podem chegar a picos que oferecem até oito conexões simultâneas de 20 Gbits/seg no downlink e quatro conexões simultâneas de 10 Gbits/seg no uplink.

Chris Pearson, Presidente da 5G Americas disse “Sistemas de antenas avançados são essenciais para muitos serviços e casos de uso da 5G. Durante os últimos cinco anos, registramos grandes avanços em cobertura e capacidade usando os AAS e isso deve continuar com as redes 5G do futuro em vários ambientes”.

Por exemplo, em áreas de alta densidade como centros urbanos com poucas células macro, medidas para aumentar a densidade de células pequenas devem aproveitar da formação de feixes horizontais e verticais. Ambientes urbanos de alta densidade com prédios altos, alta densidade de veículos e estações instaladas em telhados frequentemente usam células macro em conjunto com estações internas de células pequenas, principalmente usando a formação de feixes horizontais de baixa energia. Do outro lado, ambientes urbanos com prédios menores, onde os edifícios normalmente possuem entre quatro e seis andares, permitem a formação de feixes verticais. Em um terceiro exemplo, as redes rurais devem aproveitar de células marco com espectro da banda reduzida e densificação seletiva em centros populacionais.

Esses avanços, entre outros, foram definidos e finalizados, em junho de 2019, no 3GPP Release 15. As operadoras de rede e fornecedores de equipamentos de rede ainda estão aprimorando esses avanços usando protocolos de tese 5G cada vez mais sofisticados.

Sistemas de Antenas Avançados para 5G foi criado por um grupo de trabalho do Conselho de Administração da 5G Americas e liderado por Bo Hagerman da Ericsson, Bjorn Lindmark da CommScope e David Kokotoff da Kathrein. O relatório está disponível gratuitamente no site da 5G Americas. O site da 5G Americas também oferece uma apresentação em slides e um blog do Chris Pearson.

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