En dos años solo se construyeron 91 estaciones base. ¿Por qué es tan difícil implementar la tecnología 5G de ondas milimétricas?

 Si comparamos la red 5G sub-6GHz con la ampliación de una autopista de un solo carril en una ciudad antigua, entonces la red 5G de ondas milimétricas equivale a construir una nueva autopista de cuatro a ocho carriles en una ciudad nueva.      

En comparación con la banda sub-6GHz, la onda milimétrica no solo tiene las ventajas de un gran ancho de banda, alta capacidad y baja latencia, sino que, al estar en la banda de ultra alta frecuencia, es como una tierra virgen sin cultivar para la industria móvil, un terreno puro e incontaminado que se puede utilizar libremente sin preocuparse por las interferencias inalámbricas.    

En su momento, la tecnología de ondas milimétricas se consideró el recurso espectral más valioso en la era del 5G. Sin embargo, actualmente, mientras que el 5G sub-6GHz se desarrolla rápidamente en todo el mundo, el desarrollo del 5G de ondas milimétricas es bastante lento e incluso se encuentra en una situación compleja.
   
   

      1       ,En lo que respecta al desarrollo de la tecnología 5G de ondas milimétricas, Corea del Sur, pionera mundial en 5G, debería ser el ejemplo más representativo. Corea del Sur subastó las bandas de frecuencia 5G de 3.5 GHz y 28 GHz ya en 2018. Tras adquirir dichas bandas, los tres principales operadores surcoreanos presentaron a los reguladores un plan de construcción de estaciones base 5G con una duración de entre 3 y 5 años. En él, se comprometieron a construir 45,215 5 estaciones base 5G de ondas milimétricas de 28 GHz en un plazo de 3 años (para finales de 2021).

Sin embargo, aunque la construcción de la red 5G de 3.5 GHz en Corea del Sur avanza a buen ritmo, la construcción de la red 5G de 28 GHz es muy lenta. A marzo de 2021, los tres principales operadores de Corea del Sur solo habían construido un total de 91 estaciones base 5G de 28 GHz, lo que dista mucho del plan original.      

Los reguladores surcoreanos han instado repetidamente a los operadores a acelerar la construcción de la red 5G de ondas milimétricas, e incluso advirtieron que, si no se alcanzan los objetivos establecidos para finales de 2021, se retirará la banda de frecuencia de 28 GHz. Sin embargo, la respuesta de los operadores coreanos se limitó a mostrarse impotentes. Los operadores argumentaron que el modelo de servicio de ondas milimétricas no está claro, la tecnología y los equipos no están lo suficientemente maduros, y la capacidad de cobertura es solo del 10 % al 15 % de la de 3.5 GHz. Requiere el despliegue de estaciones base muy densas. El costo de inversión en la red ha aumentado exponencialmente en comparación con 3.5 GHz. No es adecuada para construir una red nacional y solo puede utilizarse para zonas de acceso restringido y el despliegue de redes privadas 5G.

     

Los operadores coreanos también afirmaron que Corea del Sur no necesita competir con Estados Unidos por el primer puesto en la construcción de la red 5G de 28 GHz. Debido a la baja tasa de penetración de la banda ancha de fibra óptica en Estados Unidos, esperan utilizar la tecnología inalámbrica fija de ondas milimétricas 5G para reemplazar la fibra hasta el hogar. Sin embargo, Corea del Sur cuenta con una alta tasa de penetración de la banda ancha de fibra óptica, y la banda de frecuencia de ondas milimétricas se utilizará principalmente para servicios móviles y redes privadas empresariales. No obstante, para los servicios móviles orientados al consumidor, se requiere el despliegue de un gran número de estaciones base, y los costos de despliegue de la red son demasiado elevados. En cuanto a las redes privadas 2B en sectores verticales, el modelo de negocio actual aún no está maduro.      

Dado el elevado coste de despliegue de la red 5G de ondas milimétricas y la reticencia de los operadores a invertir, se propone que los tres operadores la construyan y compartan conjuntamente. Ante el lento avance del despliegue de la red 5G de ondas milimétricas, la industria coreana ha planteado esta sugerencia.    

Pero el problema vuelve a surgir. Por un lado, si tres operadores construyen y comparten conjuntamente la red pública 5G de ondas milimétricas, debido a la escasa cobertura inalámbrica de estas ondas, es probable que se produzcan interrupciones en la comunicación cuando el terminal se desplace del área de cobertura de un operador al de otro. Por otro lado, en el caso de las redes privadas 5G, la competencia entre los operadores en el sector 2B se centrará en el futuro, lo que dificultará la cooperación en la construcción conjunta y el uso compartido de recursos.    

Corea del Sur no es una excepción. Estados Unidos comercializó la tecnología 5G de ondas milimétricas ya en 2019. Según los últimos datos de pruebas de la empresa de investigación de mercado OpenSignal, la tasa de disponibilidad de su red 5G de ondas milimétricas es actualmente inferior al 1 %. De acuerdo con las estadísticas, a enero de 2021, solo ocho operadores en el mundo ofrecían servicios 5G de ondas milimétricas. Estos datos evidencian el lento avance del desarrollo global de la tecnología 5G de ondas milimétricas.    

2,¿Qué pasó con la tecnología 5G de ondas milimétricas? ¿Por qué su desarrollo es tan lento? A continuación, utilizamos una tabla para ilustrarlo.    
   
   

Capacidad de cobertura

Las ventajas de las ondas milimétricas son su gran ancho de banda y alta capacidad. Sin embargo, debido a su alta frecuencia, corta longitud de onda, pérdidas por propagación en el espacio libre, pérdidas por penetración y difracción, la cobertura de una sola celda es muy reducida. Mediciones reales demuestran que, incluso con el terminal en línea de visión directa (LoS), la cobertura de una celda de ondas milimétricas es de tan solo unos 100 metros, prácticamente la misma que la de Wi-Fi. En comparación con las frecuencias inferiores a 6 GHz, cuanto peor sea la capacidad de difracción de las ondas milimétricas, menor será su capacidad de penetración, lo que dificulta atravesar obstáculos como paredes, puertas y muebles. Por lo tanto, en zonas urbanas con alta densidad de edificios, los operadores deben instalar más estaciones base y garantizar que tanto las estaciones base como los terminales tengan línea de visión directa para lograr comunicaciones estables y de alta velocidad.

     

Aunque se implementen redes privadas 5G en escenarios 2B, por un lado, se requiere la construcción de más estaciones base en grandes campus, fábricas, etc.; por otro lado, debido a los diversos obstáculos presentes en espacios interiores como fábricas, edificios de oficinas y hospitales, como paredes, puertas y equipos, es necesario mantener una línea de visión directa entre los terminales y las estaciones base para garantizar comunicaciones estables y de alta velocidad. Además, se requiere la instalación de más estaciones base en múltiples puntos, lo que incrementará los costos de despliegue de la red.

La solución consiste en aumentar la cobertura mediante la tecnología de formación de haces Massive MIMO+, pero esto incrementará el número de antenas, amplificadores de potencia, amplificación de bajo ruido y otros componentes, y también aumentará el coste del equipo. Además, la cobertura de ondas milimétricas puede ampliarse instalando repetidores y reflectores.    

Precio unitario de la estación base    

En comparación con la banda sub-6GHz, la onda milimétrica no solo requiere la construcción de más estaciones base, sino que el problema más importante es que el precio unitario de las estaciones base de onda milimétrica es entre un 30% y un 40% más alto que el de las bandas sub-6GHz.    

Las razones principales son:
1) La mayoría de los operadores en todo el mundo han desplegado redes 5G a través de sub 6GHz, lo que tiene la ventaja de la escala. Sin embargo, hay muy pocas estaciones base de ondas milimétricas en el mundo y el precio unitario es más alto;
2) La DU y la RU de la estación base sub-6GHz están separadas, y la DU se puede desplegar de forma centralizada, mientras que la RU y la DU de la estación base de ondas milimétricas están ubicadas en el mismo lugar, por lo que el precio es más caro;
3) Existen diferencias arquitectónicas internas entre las estaciones base de ondas milimétricas y las estaciones base de menos de 6 GHz (por ejemplo, las estaciones base de ondas milimétricas tienen más unidades de antena).    

Ecología terminal    

En lo que respecta al ecosistema de terminales sub-6GHz, actualmente existe una creciente variedad de smartphones, CPE 5G y módulos 5G, y el ecosistema de terminales está en expansión. Sin embargo, el ecosistema de terminales de ondas milimétricas aún se encuentra en una fase muy temprana, especialmente en el sector 2B. Al mismo tiempo, los fabricantes globales de chips para terminales se muestran optimistas respecto al ecosistema sub-6GHz y no desarrollarán módems que utilicen únicamente ondas milimétricas. Esto significa que no existirá una red privada 5G que utilice exclusivamente ondas milimétricas.    

Costos de construcción y operación    

Como se mencionó anteriormente, si se utilizan ondas milimétricas para construir una red pública 5G, se requiere el despliegue de estaciones base densas. Los costos de construcción y operación aumentarán exponencialmente en comparación con las redes sub-6 GHz. ¿Qué sucede si se utilizan ondas milimétricas para desplegar una red privada 5G? Actualmente, uno de los mayores obstáculos para el desarrollo de redes privadas 5G 2B es que su costo es mayor que el de Wi-Fi. El costo de desplegar redes privadas 5G mediante ondas milimétricas es superior al de las redes sub-6 GHz. Obviamente, esto eleva aún más el umbral para el despliegue de redes privadas 5G empresariales.    

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