5G FIXED WIRELESS ACCESS
Capítulo 1: A importância do acesso fixo sem fio 5G
Introdução
Em todos os lares em todo o mundo, existe uma forte dependência da Internet de banda larga para realizar uma infinidade de aplicativos com uso intensivo de largura de banda todos os dias. A demanda do consumidor por velocidades de banda larga mais rápidas continua a crescer à medida que o desafio de acompanhar a evolução das tecnologias, como vídeos em 8K, realidade virtual aumentada e computação em nuvem, intensifica o problema. No entanto, embora a banda larga possa agora ser sinônimo de casa moderna, ainda existem várias áreas e ambientes em todo o mundo que têm acesso fraco ou nenhum acesso à Internet de banda larga confiável.
A fim de atingir velocidades ultra altas nas residências, os provedores de banda larga fixa devem realizar uma implantação bastante desafiadora de última milha. Isso pode ser muito caro e prejudicar a infraestrutura local. É demorado, muito trabalhoso e o risco de danos e a necessidade de atualizações e melhorias são constantes.
O advento do FIXED WIRELESS ACCESS (FWA), ou Acesso Fixo Sem Fios, trouxe uma solução para o problema de implantação de última milha. O FWA é o processo de fornecer banda larga sem fios usando links de rádio entre uma torre de celular e a casa do cliente. Portanto, permitir que as operadoras de rede forneçam banda larga de alta velocidade para residências em áreas com infraestrutura de telecomunicações limitada ou onde o cabeamento fixo de fibra profunda seria muito caro ou impraticável de implantar.
[Implantação típica da infraestrutura FWA]
Tecnologias sem fio de banda larga fixa, como o LTE (Long-Term Evolution) e WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) existem há vários anos. No entanto, eles não são capazes de atender às demandas dos usuários de banda larga de hoje em dia. Estas tecnologias são espectralmente ineficientes, caras de implantar e simplesmente não podem fornecer as velocidades necessárias para competir com as conexões de banda larga com fio, especialmente aquelas que utilizam conexões de fibra óptica.
A evolução da tecnologia sem fio fixa (FWA) baseada em 5G traz velocidades ‘Gigabit’ de pico que a maioria das conexões de banda larga com fio ainda usadas hoje, como ADSL2 e VDSL, não são capazes de oferecer. O 5G FWA aborda a questão da capacidade espectral que faltava às soluções anteriores, elimina a necessidade de implantação de alto custo de cabeamento fixo de fibra profunda, e permite a rápida implantação em áreas urbanas, suburbanas e rurais.
[Cenários de implantação potenciais para 5G FWA]
5G FWA: A solução ideal para implantação de última milha
O processo de implantação de fibra de última milha requer uma grande quantidade de tempo, capital, trabalho de engenharia qualificado e mão de obra contratada. No caso do cabo coaxial (DOCSIS 3.1), VDSL e FTTH nas residências dos clientes, as operadoras devem negociar com o governo local, regional e muitas vezes nacional para garantir as licenças de construção e implantação de equipamentos. Para fazer isso, o processo provavelmente pode levar dias, semanas e / ou meses e requer um investimento financeiro considerável. Ao contrário da implantação do FWA, que reduz drasticamente esse tempo, para a questão de minutos.
Como exploraremos neste documento, a capacidade do 5G FWA de utilizar espectro subutilizado que pode corresponder à velocidade da banda larga de fibra fixa, reduzir CAPEX / OPEX e tempos de implantação, não só aumenta as oportunidades das operadoras e provedores de internet de ampliar suas implantações e casos de uso de FWA, mas ajuda a diminuir a lacuna digital entre regiões e países em todo o mundo.
[Soluções de acesso de última milha comuns com e sem fio]
Capítulo 2: Espectro e padrões
Maioria das implantações planejadas abaixo de 30 GHz
As redes móveis têm tradicionalmente usado espectro de frequência relativamente baixa para comunicações celulares, com a maioria dos serviços 4G utilizando espectro abaixo de 3000 MHz e a maior parte do espectro 3G abaixo de 2000 MHz. A fim de permitir aumentos significativos em velocidade e capacidade, o desenvolvimento e subsequente implementação da tecnologia 5G se concentrou em duas faixas principais de espectro sem fio de alta frequência, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens; Sub-6 GHz e mmWave (ou ondas milimétricas).
– Sub-6 GHz
Embora as frequências sub-6 GHz tenham sido empregadas em padrões de rede sem fio anteriores, como no 4G, elas costumavam ser inferiores a 2 GHz e simplesmente não tinham capacidade para nenhum aumento adicional na largura de banda devido à sua frequência relativamente baixa. O 5G utiliza frequências entre cerca de 2500 MHz e 3900 MHz, que permitem velocidades de transmissão aumentadas em comparação com as velocidades dos padrões da geração anterior devido a comprimentos de onda mais curtos. Esses sinais ainda são capazes de penetrar certos objetos na linha de visão da torre de celular, como árvores, paredes, janelas e alguns edifícios – o que, portanto, torna o Sub-6 GHz mais adequado para implantações onde o CPE está localizado dentro do ambiente, como um gateway na casa ou empresa de um cliente. As velocidades de downlink teóricas de pico de Sub-6 GHz estão na região de 1,6 Gbps, com uma latência correspondente de 25-30 ms, com velocidades reais que devem ser ligeiramente menores, em torno de 1,5 Gbps.
[Exemplo de diferença no comprimento de onda e capacidade do espectro de ondas sub-6 e mm]
– mmWave
Os avanços mais significativos em velocidade e latência de 5G serão evidentes na utilização do espectro de frequência ultra alta – comumente conhecido como onda milimétrica ou onda mm – na faixa de 24 GHz a 100 GHz com a maioria da utilização planejada entre 24-28 GHz. A grande quantidade de espectro não utilizado nesta faixa não significa apenas que há mais capacidade, mas a frequência significativamente maior do espectro permite taxas de dados consideravelmente mais rápidas. A maioria dos países ou regiões está explorando ou já confirmou o uso do espectro na faixa de 24-30 GHz, com a UE olhando para as bandas de 24-27 GHz, os Estados Unidos já observando implantações na banda de 28 GHz e o Japão e a Coréia do Sul implantando 5G nas bandas de 26-30 GHz. A FCC dos Estados Unidos realizou um leilão de um adicional de 3.400 MHz de espectro mmWave nos 37 GHZ superiores, 39 GHz, e bandas de 47 GHz entre dezembro de 2019 e março de 2020. A China também identificou as bandas de 24-48 GHz e 37-43 GHz como candidatas para futura implantação de onda 5G mm. Visivelmente, Índia e Austrália ainda não confirmaram quaisquer planos para alocação de espectro 5G acima de 6 GHz.
É no espectro mmWave onde as anunciadas velocidades móveis ‘Gigabit’ serão alcançadas, com implantações no mundo real já alcançando velocidades superiores a 1 Gbps e velocidades teóricas superiores a 4 Gbps.
[Uso de espectro atual e planejado para 5G nos principais mercados]
Capítulo 3: o mercado 5G FWA
À medida que as redes 5G começam a ser implantadas em muitos países e regiões em todo o mundo, as perspectivas de utilização do 5G FWA como uma alternativa viável aos serviços existentes de FTTx e cabo estão se tornando mais atraentes. No entanto, deve ser dito que, no momento em que este artigo foi escrito, o 5G FWA ainda é uma tecnologia emergente, com serviços disponíveis apenas em um número limitado de áreas, principalmente nos Estados Unidos, Austrália, Coréia do Sul e em alguns lugares na Europa. A complexidade da implantação de redes expansivas mmWave também significa que o Sub-6 GHz provavelmente será a tecnologia mais comum para 5G FWA durante esse estágio inicial de adoção, enquanto as operadoras constroem sua cobertura mmWave a um nível em que ofertas de serviço generalizadas se tornam viáveis.
Embora o 5G FWA seja potencialmente adequado para quase todos os assinantes de banda larga fixa atuais, os clientes-alvo podem ser amplamente classificados em duas categorias – cada uma com uma motivação diferente para mudar para 5G FWA para seus requisitos de banda larga fixa:
Clientes de fibra (FTTx)
Substituição de fibra – Esses clientes já têm acesso à banda larga de alta velocidade por meio de FTTx de banda larga fixa e, portanto, verão apenas benefícios adicionais dos serviços mmWave, que poderiam superar as conexões com fio em velocidade e latência, com a probabilidade de desempenho contínuo aumentado à medida que a tecnologia se desenvolve no futuro.
Clientes ADSL / VDSL
Atualização de ADSL / VDSL – Muitos clientes ainda estão limitados a serviços de banda larga fixa fornecidos em infraestrutura de cobre antiquada. Na maioria dos casos, as limitações técnicas dessas tecnologias impedem velocidades superiores a 24 Mbps (no caso do ADSL), e também são suscetíveis a degradação significativa do desempenho à medida que a distância do nó aumenta. Esses clientes podem obter melhorias de desempenho significativas de serviços Sub-6, bem como mmWave, com o primeiro sendo mais economicamente viável para implantação em áreas regionais com densidades populacionais mais baixas.
O Relatório de serviços de Internet de 2019 emitido pela Comissão Federal de Comunicações dos Estados Unidos (FCC) sugeriu que, em 31 de dezembro de 2017, quase dois terços das conexões fixas nos Estados Unidos ofereciam uma velocidade de downstream (download) de menos de 100 Mbps.
Essa estatística sugere que a maioria dos assinantes de banda larga fixa dos Estados Unidos poderia ter melhor desempenho de Internet com as tecnologias 5G, indicando, portanto, um grande mercado consumidor potencial para serviços 5G FWA. Podemos presumir que uma situação semelhante seria verdadeira em uma série de outros mercados desenvolvidos em todo o mundo, fortalecendo ainda mais o caso do 5G FWA como a tecnologia de substituição mais viável para o acesso de banda larga fixa tradicional.
[Implementação de última milha de FTTx e ADSL vs. 5G FWA]
Capítulo 4: Desafios tecnológicos
Um conto sobre dois espectros
A divisão perceptível entre o uso de bandas de frequência média no espectro Sub-6 e mmWave em frequências mais altas é em grande parte devido aos desafios técnicos exclusivos de cada implantação. Os principais desafios para o uso de 5G FWA residem principalmente na compensação entre alcance, penetração e capacidade em todo o espectro 5G. As frequências sub-6 são capazes de operar por vários quilômetros e não requerem necessariamente linha de visão para a torre de celular, mas não têm a capacidade de atingir velocidades Gigabit para tornar o FWA uma alternativa viável ou substituta para o FTTH no longo prazo. A principal vantagem do Sub-6 FWA é, no entanto, que em muitos casos o cliente pode simplesmente colocar um gateway CPE em algum lugar dentro de sua casa e ainda obter velocidades de banda larga semelhantes às conexões ADSL ou VDSL.
As frequências significativamente mais altas do espectro mmWave reduzem severamente o alcance do sinal para tão pouco quanto várias dezenas de metros, e significam que eles são facilmente obstruídos por objetos na linha de visão da torre de celular – incluindo árvores e folhagens, paredes, janelas, ou até mesmo pelo clima devido à chuvas, neve e nevoeiro. Isso potencialmente limita a distância efetiva das implantações de FWA da torre de celular e também torna o mmWave difícil para implantações internas sem a implementação de antenas externas ou CPE externa. O aumento do custo de implantação de infraestrutura por provedores de serviço para cobrir bairros inteiros, parques industriais ou cidades, pode ser até proibitivo, ou pelo menos deverá aumentar significativamente o custo de cobertura – que seria potencialmente repassado aos usuários.
[Sub-6 vs. penetração do sinal mmWave]
A D-Link desenvolveu uma gama de soluções 5G FWA que aproveitam as vantagens de cada um dos tipos de tecnologias 5G mencionados acima, permitindo aos provedores de serviços a flexibilidade de implantar seus serviços 5G FWA de acordo com seu tipo de rede, perfil de cliente e orçamento.
Para redes 5G que utilizam os benefícios de alcance e cobertura de frequências Sub-6, nossos Roteadores Wi-Fi 5G para uso interno permitem a implantação simples e sem instalação da tecnologia 5G FWA em áreas onde a infraestrutura de internet existente falha em fornecer velocidades de banda larga acima de 100 Mbps.
Para implantações onde a cobertura mmWave 5G está a uma distância adequada do prédio do cliente e com obstruções mínimas de linha de visão, a D-Link desenvolveu uma solução CPE externa que é montada na parte externa do prédio, minimizando o potencial de degradação do sinal devido a objetos que obscurecem a linha de visão entre a torre de celular e as instalações do cliente.
[Solução CPE externa D-Link mmWave]
Capítulo 5: Casa Conectada
As soluções inteligentes e conectadas da D-Link começam com 5G FWA
Para muitas residências, a conexão de banda larga com a Internet é a base de uma casa inteligente e conectada. A casa moderna tem todos os tipos de dispositivos de streaming, automação, vigilância e entretenimento, nenhum dos quais pode funcionar sem uma conexão de banda larga confiável e de alta velocidade.
Com os produtos 5G FWA trazendo a próxima geração de banda larga sem fios para residências em todo o mundo, a D-Link é capaz de fornecer um conjunto completo de soluções para aproveitar ao máximo os benefícios que o 5G FWA tem a oferecer.
Mesh Smart Roaming
Os roteadores 5G internos da D-Link suportam os padrões de roaming inteligente 802.11k / v MESH, tornando mais fácil para os clientes adicionarem cobertura Wi-Fi em toda a casa, desfrutando de banda larga ultrarrápida em todo o ambiente. Ao adicionar extensores compatíveis em toda a casa para aumentar a cobertura Wi-Fi, mais dispositivos podem aproveitar as vantagens de uma única conexão 5G FWA. O benefício adicional da tecnologia de roaming inteligente 802.11k / v MESH é que os dispositivos podem se mover pela casa e serem conectados automaticamente ao roteador ou extensores com o sinal Wi-Fi mais forte, para que aplicações de streaming, download ou bate-papos de vídeo permaneçam ininterruptos mesmo quando o cliente se move de sala em sala ou de andar em andar. A D-Link oferece uma gama de extensores compatíveis que são recomendados para uso com soluções 5G para uso interno.
[Topologia de uma rede MESH 5G usando soluções D-Link, sobre extensores 11AX]
Casa Inteligente
O 5G FWA é realmente a porta de entrada para as casas inteligentes mais modernas, e a D-Link oferece um ecossistema completo de dispositivos domésticos inteligentes que permitem aos residentes transformar sua casa em uma casa inteligente, automatizada e conectada ao futuro.
Plugues Inteligentes
Agindo de acordo com os gatilhos de outros dispositivos mydlink ou do aplicativo mydlink, os plugues inteligentes permitem a automação de eletrodomésticos por meio do controle de energia elétrica. Os plugues inteligentes são ideais para ligar luzes, ventiladores ou aquecedores por automação, programação ou controle no aplicativo, mas também podem ser usados para fins preventivos para permitir ligar ou desligar o aparelho remotamente em casos em que o usuário se esqueça de faça-o manualmente antes de sair de casa.
Câmeras Wi-Fi
As câmeras Wi-Fi mydlink podem ser usadas para monitorar áreas de interesse, verificar parentes e animais de estimação, ou até mesmo ajudar a receber visitantes ou entregas. Com câmeras adequadas para instalação interna e externa, há opções para todos os aspectos da casa. Além de simplesmente permitir que a visão ao vivo seja vista remotamente através do aplicativo mydlink, os recursos mais avançados permitem notificações, gravação de vídeo ou automações baseadas em movimentos e som.
Sensores
Os sensores atuam como mecanismos de gatilho para iniciar reações de outros dispositivos ou notificações com base nos eventos detectados. Os sensores podem ser implantados para detectar ações físicas ao redor da casa, como portas ou janelas abrindo, movimento baseado em calor ou a presença de água (inferindo vazamentos). Uma vez detectados, esses sensores podem desencadear reações de outros dispositivos – como ligar um aparelho usando um plugue inteligente – ou emitir alertas e notificações para um smartphone para informar o proprietário do evento.
Capítulo 6: Desenvolvimentos futuros – PoE Wireless
[Instalação típica de uma antena externa para mmWave 5G FWA]
A implantação de redes 5G em países ao redor do mundo sem dúvida trará conectividade aprimorada (e, em alguns casos, conectividade pela primeira vez) para milhões em todo o mundo. No entanto, acreditamos que mais inovações farão com que esta tecnologia já revolucionária seja ainda melhor.
Embora o 5G FWA traga a última milha tradicional para a era sem fios, esta ainda não é uma tecnologia totalmente livre de cabos. Como discutimos nos capítulos anteriores, os maiores benefícios em velocidade do 5G vêm da tecnologia mmWave, que tem penetração não adequada em edifícios e, na maioria dos casos, exigirá um modem externo ou antena para atingir velocidades equivalentes às das conexões de fibra, por exemplo. Portanto, ainda é necessário algum nível de instalação de cabeamento através das paredes ou pisos das instalações do cliente, a fim de fornecer conexões de energia e dados para qualquer CPE montado em ambiente externo. Isso significa custos adicionais de instalação que devem ser suportados pelo cliente ou pelo provedor de serviços, bem como um nível de instalação permanente exigido na casa do cliente, que se retrai do benefício principal do FWA de ser livre de instalação e móvel.
A D-Link está atualmente trabalhando com parceiros no desenvolvimento da próxima etapa em direção à verdadeira ‘rede sem fios de ponta a ponta’ usando a tecnologia PoE Wireless. O CPE existente, como a unidade de CPE externa D-Link DWR-1020, ainda pode ser usado para receber o sinal no exterior da casa ou edifício do cliente, podendo assim obter uma conexão de linha de visão com a torre de celular do provedor de serviços. A principal melhoria é alcançada onde o ponto de entrada para o cabeamento de dados e energia seria realizada na forma de um par de injetores PoE sem fio que permitiriam que os dados e a energia passassem pela parede externa entre o dispositivo interno do cliente e a antena externa mmWave.
[Exemplo de implantação de tecnologia PoE Wireless D-Link]
A implantação desse tipo de solução PoE Wireless reduziria ainda mais a necessidade de um técnico ou eletricista para preparar a casa para a instalação do 5G FWA, podendo o dispositivo teoricamente ser instalado pelo próprio cliente com ferramentas básicas. Tal instalação também eliminaria essencialmente a necessidade de perfurações permanentes e intrusivas que poderiam afetar o valor do imóvel ou ser uma opção inviável para os locatários.
Este desenvolvimento crítico em tecnologia, embora não seja específico apenas para 5G FWA, resolveria um dos principais obstáculos que impedem o 5G de substituir as conexões de fibra para acesso de banda larga residencial. Isso permitiria que mais pessoas experimentassem velocidades de banda larga 5G significativamente mais rápidas sem o gasto financeiro da infraestrutura de fibra.
Confira o vídeo em nosso canal no YouTube através do link: https://bit.ly/3jLyG6c
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