¿POR QUÉ NECESITAMOS 5G?

La mayor parte del aumento en el uso de datos móviles se debe a la transmisión de video.
Cada usuario tiene un número cada vez mayor de conexiones a medida que utiliza numerosos dispositivos.
Las redes necesitarán soportar miles de millones de dispositivos más como resultado del Internet de las Cosas.

Tanto los dispositivos móviles como las redes necesitan ser más eficientes energéticamente debido al creciente número de dispositivos móviles y al aumento del tráfico de datos.
Debido a que los consumidores se han acostumbrado a las tarifas fijas y no quieren pagar más, los operadores de red están bajo presión para reducir los costos de funcionamiento.
La tecnología de comunicación móvil puede ofrecer nuevos casos de uso, nuevas aplicaciones y nuevas fuentes de ingresos para la industria (como casos de latencia ultrabaja o alta confiabilidad).

Por lo tanto, 5G debería proporcionar una experiencia de usuario mejorada y un rendimiento operativo muy mejorado (por ejemplo, mayor eficiencia espectral, velocidades de datos más altas y baja latencia) (cerca de la red fija pero ofreciendo movilidad y cobertura totales). Al tiempo que se mantienen niveles aceptables de consumo de energía, gastos de equipos y costos de implementación y operación de la red, 5G debe respaldar el despliegue generalizado de Internet de las cosas. Debe ser capaz de soportar una amplia gama de servicios y aplicaciones.

Según ITU-R M.2083, se comparan las siguientes capacidades importantes de IMT-Advanced (cuarta generación) e IMT-2020 (quinta generación):

¿QUIÉN ES LA ATRACCIÓN POR EL USO 5G?
Los operadores de redes tienen la oportunidad de ofrecer nuevos servicios a nuevos grupos de usuarios gracias al 5G.

¿DE DÓNDE VIENE EL ESTÁNDAR 5G?
Para definir la próxima generación de redes de comunicaciones móviles para 2020 y años posteriores, el UIT-R ha establecido un proyecto denominado IMT-2020 con el siguiente calendario:

Véase también el cronograma y proceso de las IMT-2020.

En el TSG #67 en marzo de 2015, 3GPP formuló con SP-150149 un cronograma de 3GPP sobre cómo contribuir a la quinta generación de redes móviles.

En relación con la RAN #69 en septiembre de 2015, 3GPP celebró un taller en Phoenix, EE. UU., para informarle sobre los planes del UIT-R IMT-2020 y compartir las visiones y prioridades de las empresas involucradas con respecto a las tecnologías de radio de próxima generación.
El resumen del presidente (RWS-150073) formuló los siguientes tres pasos:

preparación de modelado de canales para altas frecuencias
un estudio para desarrollar escenarios y requisitos para la tecnología de radio de próxima generación
un estudio para RAN WG para evaluar soluciones tecnológicas para la tecnología de radio de próxima generación
En la RAN #69 el 15 de septiembre, 3GPP inició un elemento de estudio Rel-14 (FS_6GHz_CH_model, RP-160210) "Estudio sobre el modelo de canal para el espectro de frecuencia por encima de 6 GHz". Este estudio se completó en RAN #72 en junio de 2016 con el 3GPP TR 38.900.

Nota 1: LTE-Advanced hasta ahora agregaba espectros de hasta 100 MHz y operaba en bandas por debajo de 6 GHz. Este estudio analiza el rango de frecuencia de 6 a 100 GHz y anchos de banda por debajo de 2 GHz.

Nota 2: Todo el contenido de este TR se transfirió posteriormente al 3GPP TR 38.901 "Estudio del modelo de canal para frecuencias de 0,5 a 100 GHz" que cubre todo el rango de frecuencia.

En RAN #70 en diciembre de 2015, 3GPP ya inició un elemento de estudio Rel-14 (FS_NG_SReq, RP-160811) "Estudio sobre escenarios y requisitos para tecnologías de acceso de próxima generación" con el objetivo de identificar los escenarios de implementación típicos (asociados con atributos como frecuencia portadora, distancia entre sitios, densidad de usuarios, velocidad máxima de movilidad, etc.) y desarrollar requisitos específicos para ellos para las tecnologías de acceso de próxima generación. (teniendo en cuenta lo requerido para las IMT-2020).
2016 con el 3GPP TR 38.913 que describe escenarios, requisitos clave de rendimiento, así como requisitos de arquitectura, migración, servicios suplementarios, operación y pruebas.

En marzo de 2016, el UIT-R invitó a candidatos a tecnologías de interfaz radioeléctrica para las IMT-2020 en una carta circular. Los objetivos generales de IMT-2020 se establecieron a través de ITU-R M.2083 y los requisitos se proporcionaron en ITU-R M.2410, como por ejemplo:

Los requisitos mínimos son:

Para velocidad de datos máxima: Enlace descendente: 20 Gbit/s, Enlace ascendente: 10 Gbit/s
para eficiencias espectrales máximas: Enlace descendente: 30 bit/s/Hz, Enlace ascendente: 15 bit/s/Hz
Latencia del plano de usuario (usuario único, paquetes pequeños): 4 ms para eMBB, 1 ms para URLLC
Latencia del plano de control (inactivo => activo): 10-20 ms
Otros requisitos:

Ancho de banda máximo agregado del sistema: al menos 100 MHz, hasta 1 GHz en bandas de frecuencia más altas (por encima de 6 GHz)
Movilidad: hasta 500 km/h en eMBB rural.
En RAN #71 en marzo de 2016, 3GPP inició un elemento de estudio Rel-14 (FS_NR_newRAT, RP-170379) "Estudio sobre nueva tecnología de acceso de radio (NR)" con el objetivo de identificar y desarrollar componentes tecnológicos para cumplir con una amplia gama de casos de uso (incluyendo banda ancha móvil mejorada, MTC masivo, MTC crítico) y los requisitos adicionales definidos en 3GPP TR 38.913. Este estudio se completó en RAN #75 el 17 de marzo con el Rel-14 3GPP TR 38.912, que es una colección de características para nuevas tecnologías de acceso de radio junto con los estudios de su viabilidad y sus capacidades.

Nota: En este elemento de estudio también se incluyeron algunos TR internos 3GPP específicos del Grupo de Trabajo (WG) de RAN: 38.802 (RAN1), 38.804 (RAN4), 38.801 (RAN3), 38.803 (RAN4).

En RAN #75 el 17 de marzo, 3GPP inició un elemento de trabajo Rel-15 (NR_newRAT, RP-181726) sobre "Nueva tecnología de acceso por radio". Con el tiempo, esta WI se dividió en 3 fases que abordaban las diferentes demandas de los operadores de red:

“caída temprana de Rel-15”: centrarse en la opción de arquitectura 3, también llamada NR no independiente (NSA NR), que podría considerarse como el primer paso de migración para agregar estaciones base NR (llamadas gNB) a un sistema LTE-Advanced de estaciones base LTE (eNB) y una red central de paquetes evolucionada (EPC), es decir, en esta opción no está involucrada una red central 5G (5GC); congelación funcional: 17 de diciembre, congelación de ASN.1 el 18 de marzo
"congelación regular de Rel-15": céntrese en la opción 2 de arquitectura NR independiente, que sería una red de estaciones base NR (gNB) conectadas a la red central 5G (5GC) sin ninguna participación de LTE; 1 congelación el 18 de septiembre;
Nota: Originalmente, se suponía que todas las demás opciones de arquitectura también se completarían en esta fase de congelación regular. Sin embargo, debido al plan de tiempo extremadamente desafiante, aparte de la opción 2, solo la opción de arquitectura 5 (una estación base LTE se puede conectar a un 5GC) también se completó en esta fase.

“caída tardía de Rel-15”: opción de arquitectura 4 (esto sería como agregar una estación base LTE a una red SA NR donde el plano de control se maneja a través de la estación base NR) y opción de arquitectura 7 (esto sería como agregar una estación base LTE a una red SA NR donde el plano de control se maneja a través de la estación base LTE) más Conectividad dual NR-NR; congelación funcional: 18 de diciembre; ASN.1 se congela el 19 de marzo;
nota

1: Se pueden encontrar ilustraciones de las diferentes opciones de arquitectura en 3GPP TR 38.801 (con la salvedad de que la terminología aún no era estable durante esta fase de estudio).

Nota 2: Rel-15 distingue 2 rangos de frecuencia: FR1: 450 MHz – 6000 MHz y FR2: 24250 MHz – 52600 MHz; mientras que LTE opera solo en FR1, NR puede operar en FR1 y FR2; es por eso que se considera FR1 para NSA NR y FR2 para SA NR.

Como LTE-Advanced puede cumplir partes de los requisitos de IMT-2020 para ciertos casos de uso, la entrada 3GPP (llamada "5G") a IMT-2020 tiene 2 presentaciones:

SRIT (conjunto de tecnologías de interfaz de radio): componente RIT NR + componente RIT E-UTRA/LTE (incl. LTE independiente, NB-IoT, eMTC y conectividad dual LTE-NR)
RIT (tecnología de interfaz de radio) NR
Nota: Los términos RIT y SRIT se analizan y explican en RP-171584.

¿CUÁNDO ESTUVO LISTO EL ESTÁNDAR 5G?
Dividir Rel-15 en múltiples gotas resultó ser un gran desafío, por ejemplo

NSA NR todavía tenía solicitudes de cambio no compatibles con versiones anteriores el 18 de septiembre
Insertar ASN.1 en una especificación ya congelada requiere solicitudes de cambio de muy alta calidad, lo cual es difícil bajo mucha presión de tiempo.
Los WG que requieren trabajo previo estable de otros WG (como RAN4 para RF/RRM y RAN5 para pruebas) están trabajando en terrenos inestables y luchan aún más para mantenerse dentro del plan de tiempo.
Sin embargo, el 3GPP contribuyó a tiempo al cronograma IMT-2020 que se muestra a continuación:

en enero de 2018 vía PCG40_11 con características iniciales del NR RIT y NR+LTE SRIT
en sep./oct.2018 vía PCG41_08 con las características de los NR RIT y NR+LTE SRIT, los resultados de la autoevaluación preliminar y presupuesto de enlace y las plantillas de cumplimiento
en junio de 2019 a través de PCG43_07 con las presentaciones de candidatos 3GPP 5G de NR RIT y NR+LTE SRIT, incluidas las características, el cumplimiento y las plantillas de presupuesto de enlaces, y la autoevaluación TR 37.910 de 3GPP (esta presentación incluye mejoras adicionales de la Rel-16 de los pasos 3 de IMT) para el proceso -2020.
Nota: Las plantillas de características ofrecen una buena visión general de la tecnología considerada.
en junio de 2020, las descripciones finales de las especificaciones 3GPP a través de PCG45_07 para NR+LTE SRIT y PCG45_08 para NR RIT y en julio de 2020, los conjuntos de especificaciones finales de 2020-06 (Versiones 15 y 16) para la transposición de los OP de 3GPP.