Entendendo melhor
Perguntas e Referências
A principal motivação para o desenvolvimento do 3G e do 4G foi a demanda por maiores capacidades de redes de dados. Já a do 5G vai mais além, considerando a demanda por redes com mais capacidades onde operadoras enfrentam o desafio de atingir a demanda em áreas de grandes densidade urbana, suporte às redes, casas e cidades inteligentes.
Os objetivos traçados pelas redes 5G não são triviais de serem alcançados. Portanto, o desenvolvimento da rede 5G enfrentará muitos desafios e alguns deles são mencionados a seguir:
A implantação de mais estações base em uma área geográfica e o uso da faixa de frequência mais alta podem apoiar a expansão da capacidade da rede, bilhões de dispositivos, alta taxa de dados, grande volume de dados e tudo o que virá com o 5G. Porém, a implementação dessas soluções é uma tarefa bastante complexa, levando em consideração o gasto de energia e o investimento financeiro.
As soluções propostas para esse problema, de acordo com [12], envolvem densificação da rede, desenvolvimento de micro célula, redes cognitivas (CRN), mMIMO, utilização de comunicação D2D, eficiência energética, NFV e SDN. Algumas dessas arquiteturas estão explicadas em Arquiteturas para o futuro e em Metodologias e Tecnologias para as Redes 5G.
São as características mais importantes do 5G. As futuras infraestruturas e metodologias das redes celulares devem funcionar para redes heterogêneas. Além disso, um grande número de usuários podem requisitar ao mesmo tempo diversos serviços. Portanto, a rede 5G deve suportar uma demanda escalável de usuários.
Para solução desses problemas, foi proposta a utilização de tecnologias como NFV e SDN, explicadas brevemente em Metodologias e Tecnologias para as Redes 5G.
Devido ao aumento do número de dispositivos utilizados pelos usuários, de tecnologias e de aplicações, a interferência também crescerá nas redes 5G, já que um dispositivo utilizado pelo usuário sofrerá interferência de diversas estações base e de vários outros dispositivos do mesmo e de outros usuários. Por isso, é necessário o desenvolvimento de um técnica de gerenciamento de interferência que seja eficiente e confiável.
Para solucionar esse problema, é sugerida a utilização de cancelamento de auto interferência, de um receptor avançado com interferência com detecção de decodificação e gestão de interferência ao lado da rede.
A latência é uma das principais preocupações para garantir a qualidade de serviço (QoS) necessária para aplicações em tempo real, como em transmissão de mensagens por robôs de monitoramento de pacientes e veículos autônomos. Porém, nenhum teste até hoje chegou perto da marca de 1ms fim-a-fim almejado pelo 5G.
As soluções propostas atualmente envolvem métodos caching, VLC, mmWave, mMIMO, que é explicado em Metodologias e Tecnologias para as Redes 5G, técnicas de handover e comunicação D2D, contextualizada em Arquiteturas para o futuro.
Apesar de já haver pesquisa nesta área, mecanismos de handoff ainda são um problema em aberto. Além das complicações já existentes para o handoff das redes móveis atuais, será necessário também lidar com redes heterogêneas, ou seja, o dispositivo móvel deverá ser capaz de escolher o melhor meio dentre várias opções sem comprometer os requisitos de qualidade de serviço (QoS) e de mobilidade do 5G.
Ademais, o processo do handoff pode gerar interferência em outros dispositivos, o que se torna um problema maior quando consideramos o aumento da densidade de dispositivos móveis previstos para os próximos anos. Portanto, serão necessárias novas soluções para equilibrar a quantidade de handoffs e o nível de interferência na rede e ao mesmo tempo lidar com a heterogeneidade da rede.
Uma estrutura de auto reconfiguração deve encontrar uma macro célula ou micro célula com falha e prover uma maneira de continuar a comunicação dos usuários afetados pela célula que parou a transmissão, ajustando a transmissão para outras células na vizinhança. Dessa forma, assegura-se rápida recuperação de falhas. Porém, isso traz desafios como desenvolver um algoritmo que de forma eficiente seja capaz de detectar a falha e reconfigurar a célula com falha com o menor tempo possível sem utilizar muito recurso computacional.
Para resolver esse problema é proposta uma rede de micro células com a propriedade de auto reconfiguração, discutida em Arquiteturas para o futuro.
Com a densificação da rede e o aumento dos requisitos provindos do 5G, os problemas de segurança herdados das gerações anteriores se tornam mais complexos. A autenticação, por exemplo, é uma operação essencial nas redes móveis e atualmente são necessários algumas centenas de milissegundos , considerando os melhores casos, tempo esse totalmente incompatível com o requisito de baixa latência e mobilidade do 5G, visto que o handoff inclui autenticação. Mostram-se, assim, necessários mecanismos de segurança que não causem tanto impacto à latência.
As pesquisas nesta área giram em torno de segurança na camada física, monitoramento, frequência adaptativa de saltos, criptografia e comunicações com base política.
Outro desafio do 5G é aumentar a velocidade de transmissão sem aumentar o consumo de energia. Para transmitir dados em velocidades maiores, é preciso um sinal com maior nitidez, o que é feito muitas vezes com um aumento da potência do sinal. Isso gera maior consumo de energia, que leva à emissão de CO2, sendo uma ameaça ao meio ambiente. Então, é necessário o desenvolvimento de sistemas e tecnologias que sejam energeticamente eficientes.
Algumas das soluções para este tema são: Cloud-RAN, discutido em Arquiteturas para o futuro, visual light communication (VLC) e mmWave, discutidos em Metodologias e Tecnologias para as Redes 5G, separação de usuários indoors e outdoors, e outras.