Influência do 5G na infraestrutura de TIC

eMBB (enhanced Massive Broadband)

Se nós fôssemos traduzir de forma livre, dentro do contexto da tecnologia 5G, poderíamos dizer que eMBB é a “Banda larga ainda mais larga” e afeta diretamente a forma como nos comunicamos e acessamos a internet pelos dispositivos móveis. Por isso esse pilar é o mais conhecido e terá no início, maior atenção. O eMBB é responsável por uma maior largura de banda, o que chamamos de velocidade de acesso, para ser dividida entre os dispositivos que estiverem conectados em uma mesma área de cobertura. Em pleno funcionamento, haverá a possibilidade de termos até 10Gbps disponíveis para navegação, o que representa aproximadamente 100 vezes mais que a disponibilidade existente no 4G.

Mas, para suportar esse volume de dados maior, a nossa infraestrutura de Backhaul – o ponto que interliga as ERBs aos equipamentos da espinha dorsal da rede (Backbone)– seja melhorado e é por isso que algumas tecnologias estão em processo de implantação acelerado, afinal de contas, todo mundo quer o 5G funcionando para todos, e rápido.

Para curtas distâncias (até 100 Km), as tecnologias de interfaces ethernet de 400Gbps e 800Gbps, já existentes há algum tempo, começaram a entrar em pauta urgente, por conta da necessidade de aumento da capacidade. A parte boa é que aumentando a demanda deste tipo de interface, o custo já começou a baixar, o que facilita a utilização massiva em nossas redes.

Para longas distâncias ou mesmo regiões metropolitanas com restrição na quantidade de fibras disponíveis, o método mais eficaz de transmissão são os equipamentos WDM (Wavelength Division Multiplexing), muito utilizados em nossas infraestruturas de rede, pois possibilitam a utilização de vários comprimentos de onda (denominado espectro óptico) no mesmo par de fibra e que também estão sofrendo uma revolução para suportar o crescimento esperado.

Uma das novidades é a melhoria das atuais codificações NRZ (10Gbps/λ) e PDM-QPSK (100 Gbps/λ) para modulações mais densas como PDM-16QAM até PDM-64QAM, o que já possibilita um salto de 100Gbps/λ para 400Gbps/λ em redes de longa distância e até 800Gbps/λ em redes metropolitanas. Outra novidade, é a adoção do que chamamos de Banda Super-C, aumentando o espaço de canalização dos atuais 4THz para 6THz, e o uso da banda L aumentando para incríveis 12THz, possibilitando um expressivo crescimento do número de canais concorrentes dentro de um mesmo sistema de fibras óticas.

mMTC (massive Machine Type Communications)

Esse pilar é o que comanda a comunicação entre máquinas, o tão falado internet das coisas (IoT). Inicialmente, a maior parte das aplicações que irão precisar desta melhoria não precisarão serem criadas pelo simples fato de já existirem e poderem ser adaptadas. São aplicações tipo leitores residenciais de consumo de água, eletricidade e gás, que já são utilizados hoje, mas que por limitações na tecnologia 4G (LTE) não conseguem ser implementados em larga escala nas nossas cidades. Enquanto no 4G eu posso ter apenas 10.000 dispositivos conectados por Km², no 5G esse número é 100 vezes maior, possibilitando 1.000.000 de dispositivos na mesma área.

Para suportar a diversidade de aplicações que teremos em um mesmo ambiente, muitas delas de outras empresas e até de concorrentes, será necessário que nossas redes adotem tecnologias como o Network Slicing, que possibilita segregar instâncias diferentes com isolamento total de tráfego até mesmo com priorização ou garantia de recursos em cima de uma mesma estrutura de comunicação. Com o aumento da complexidade pela adoção dos inúmeros segmentos numa mesma rede, precisaremos de tecnologias de SDN (Software Defined Network) contribuindo na gestão mais eficiente e com a adoção de IA (inteligência artificial) para trazer agilidade, eficiência e previsibilidade na operação e manutenção destes ambientes.

URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication)

O terceiro, mais não menos importante pilar do 5G traz a possibilidade de uma Comunicação de Baixa Latência Ultra Confiável, como o próprio nome (URLLC) diz. A latência, como sabemos, é o tempo que um pacote de dados demora para ir de um dispositivo ou servidor para outro dispositivo, que no 5G pode chegar a apenas 1ms contra 40ms em média no 4G. Assim como no mMTC, as primeiras aplicações a aproveitarem essa redução de latência poderão ser adaptadas ao 5G. No 4G, essas aplicações sofrem no mínimo 50ms de atraso na transferência de informação, já no 5G esse valor pode baixar para 1ms. Mas, na prática, o que isso quer dizer? É simples: algumas funcionalidades de aplicações utilizadas em atividades que oferecem risco aos trabalhadores (Mineração por exemplo) e que precisam ser operadas remotamente não eram totalmente confiáveis ou não podiam ser utilizadas em 4G porque o tempo de transferência de informação que geraria uma ação de resposta era muito longo, já com o 5G, a informação que gera a ação é praticamente imediata (1ms).

Mas de que adianta termos um meio aéreo provendo apenas 1ms se o acesso ao processamento de dados e ao comando e controle implicar em um atraso que prejudique a operação? Para reduzir o atraso e possibilitar a eficiência máxima do 5G, será preciso implementar tecnologias como SRv6 (Segment Routing v6), que diminui a quantidade de protocolos, implementando uma engenharia de tráfego mais inteligente. Também será preciso o monitoramento por Telemetria, capaz de alertar em uma escala de segundos possíveis problemas ou sobrecargas na rede, diferente do SNMP utilizado hoje, que é capaz de gerar os mesmos alertas, porém em uma escala de minutos.

Outra ação importante para esta redução de atraso, é a adoção do que é chamado de Edge Computing, ou computação de borda, onde é necessário que o poder computacional das aplicações fique fisicamente localizado o mais próximo possível do usuário final. Do contrário, todos os benefícios citados até agora não estarão totalmente disponíveis caso o local onde os dados são processados para enviar as respostas aos clientes estiver há centenas ou milhares de quilômetros de distância, devido ao longo tempo de propagação do sinal.

Mas nem tudo sobre 5G está diretamente relacionado a tecnologia de transmissão: O impacto ambiental que será gerado por todo o acréscimo de equipamentos que o 5G exige tem que ser considerado. Será preciso mais espaço, mais energia elétrica e obras de infraestrutura. Uma maneira de minimizar uma parte dos impactos é a adoção de baterias de Íons de lítio, principalmente as do tipo LFP (LiFePO₄), que ocupam 32% menos espaço, 77% menos peso e até 5x mais duráveis que as tradicionais de Chumbo-Ácido.

Outra maneira de aliar o avanço da tecnologia minimizando o impacto ambiental é a adoção de Datacenters Modulares. Eles podem ser construídos em 6 meses (hoje em dia leva-se em média 24 meses), ocupam menos espaços e podem ficar mais próximos do cliente final. Esse novo modelo de data center também utiliza inteligência artificial para reduzir o consumo de energia através de um sistema de refrigeração inteligente do ambiente e uma previsão de falhas simples, como a antecipação de defeitos em peças vitais meses antes de serem aparentes aos olhos dos encarregados das vistorias preventivas.

Quando surgiu o primeiro telefone celular, ninguém previu em um único artigo toda a revolução que viria em seguida. Da mesma maneira, não se sabe ainda as portas que o 5G vai abrir e provavelmente ainda não temos todas as chaves. Mas, o que nós podemos prever é que, um mundo novo está a caminho e provavelmente na velocidade do 5G.

Sobre o autor: Luiz Puppin é Head of Training Center na FiberX. Graduado em Tecnologia da Informação pela Unicarioca, Pós-graduado no MBA em Gestão de Serviços de Telecomunicações da UFF e Especialista em Comunicações Móveis pela UFF, Luiz é especialista em Segurança de Redes, BackBone de Transporte, MPLS, VPLS, MPLS-TE, VPWS, CGNAT, Borda BGP e IPv6. Luiz é Membro do Grupo Huawei MVE (Most Valued Engineer) do Fórum Global de Suporte, Membro do Grupo Huawei VIP do Fórum Latam de Suporte e Participante do Huawei PDAC (Product Documentation Advisory Committee).