Por João Borges dos Santos (*)

A Quinta Geração de comunicações já deixou de ser uma miragem para passar a ser uma realidade na sociedade digital. A revolução que vai trazer também já não é uma promessa, antes uma certeza, e o impacto irá fazer-se sentir nas empresas, indústria, logística, saúde, cidades e, claro, na mobilidade. Este é um tema que tem sido amplamente debatido, quer no quadrante político e diplomático, como no económico e social. De uma forma geral, a tecnologia 5G vai permitir novas abordagens e impulsionar os modelos de negócios das empresas.

Quarenta anos após o lançamento da primeira rede móvel – o 1G – que utilizava uma comunicação analógica e limitada e permitia apenas a transferência de dados de voz sem qualquer tipo de segurança ou encriptação -, chegamos ao ano 2020, com um consumo exponencial de dados multimédia devido ao crescimento abissal do número de dispositivos móveis capazes de aceder à Internet através do 4G e à criação das plataformas de streaming. Apps e utilizadores começam a ser muito mais exigentes em relação às taxas de transmissão de dados, cobertura, latência e fiabilidade das comunicações, com a agravante dos milhões de novos dispositivos que diariamente se ligam a esta rede, não só Smartphones (e outros gadgets), bem como linhas de produção inteiras, casas e veículos. O 4G começa assim a atingir o seu limite, impulsionando – e, diga-se, reclamando - a implementação da quinta geração de redes móveis – o 5G.

O rádio 5G elevará a banda larga móvel ao extremo em termos de taxas de transmissão de dados, capacidade e disponibilidade. Além disso, espera-se que o 5G tenha um impacto fundamental em todos os setores da sociedade, melhorando os níveis de eficiência, produtividade e segurança, permitindo novos serviços, incluindo conectividade industrial, automóvel e Internet das Coisas (IoT), elevando a fasquia com taxas de dados acima de 10Gbps e aumentos de capacidade até 10.000x, abraçando biliões de dispositivos IoT com plataformas flexíveis para conectividade, latência ultra-baixa (<1ms) e fiabilidade ultra-alta (99.9999%).

Mas então que novos componentes tecnológicos vem a Quinta Geração de redes móveis implementar? Podemos dizer que são seis as principais inovações trazidas pelo 5G:

  1. Millimeter Waves - o uso massivo do espetro eletromagnético entre as frequências de 1GHz a 6GHz na degradação da qualidade do sinal. O 5G propõe uma realocação do espetro, usando não só a anterior gama de frequências, como também a gama das ondas milimétricas, ou seja, entre 24GHz e os 100GHz. A esta componente tecnológica chamamos de 5G NR (New Radio) – Millimeter Waves. A utilização de ondas milimétricas apresenta três grandes vantagens: é uma banda menos utilizada, as ondas eletromagnéticas de elevada frequência permitem transferências de dados mais elevadas, e permite a utilização da segunda nova componente tecnológica – massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) antennas.
  2. Massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) antennas - existe uma relação de proporção inversa entre a frequência de uma onda eletromagnética e o tamanho necessário da antena para transmitir e/ou receber sinal na mesma gama de frequência, i.e., para frequências mais baixas são necessárias antenas maiores, assim como para frequências mais altas são necessárias antenas de tamanho mais reduzido. Com efeito, a utilização das ondas milimétricas torna possível incorporar múltiplas antenas, de receção e transmissão, de uma célula num painel com um tamanho muito mais reduzido, em comparação com os atuais. A utilização massiva de antenas permite à célula de rede móvel 5G operar com mais utilizadores em simultâneo.
  3. Small Cells - não obstante, nem tudo é um mar de rosas e a utilização de ondas milimétricas também acarreta desvantagens. As ondas eletromagnéticas de alta frequência vão sofrer mais colisões com obstáculos no ar, o que provoca uma perda acelerada da energia dos sinais a transmitir e, de igual forma, são facilmente bloqueadas por edifícios ou árvores. Devido a esse fator, as ondas milimétricas são ideais para cobrir curtas distâncias. Para colmatar estas desvantagens, a tecnologia 5G vai implementar pequenas estações de curto alcance – small cells – nas zonas de cobertura reduzida.
  4. Beamforming - num exercício de analogia, na precedente tecnologia 4G a maioria dos sinais é espalhada por uma grande área, o que provoca uma elevada ineficiência energética e, num pior cenário, uma impossível interferência dos diferentes sinais provenientes dos utilizadores da rede. O 5G vem melhorar a eficiência energética e, por conseguinte, aumentar a taxa de transmissão de dados, tornando o sinal de comunicação entre o utilizador e a estação base mais direcional. Por outras palavras, podemos ver beamforming como um «cabo invisível», através do qual o sinal 5G viaja até ao utilizador.
  5. NOMA – Non-Orthogonal Multiple Access - a quinta nova tecnologia consiste na utilização da técnica de modulação Non-Orthogonal Multiple Access, ao invés da quarta geração que utiliza modulação Orthogonal Multiple Access. A ideia principal por detrás desta nova técnica de modulação é a partilha do mesmo canal de comunicação, no mesmo instante de tempo, por utilizadores distantes entre si, gerindo a energia necessária para comunicar entre os vários utilizadores, com vista a minimizar interferências entre eles. Tal traduzir-se-á num aumento da eficiência de acesso ao espetro eletromagnético para múltiplos dispositivos.
  6. MEC – Mobile Edge Computing - finalmente, nos sistemas tradicionais de computação na Cloud, os serviços e dados são processados em servidores fisicamente afastados do utilizador e, tipicamente, longas distâncias implicam maior latência. O 5G vem transportar o processamento da Cloud para perto dos dispositivos – Mobile Edge Computing, reduzindo assim a latência nos serviços críticos como realidade aumentada ou condução autónoma.

Mais rápida e mais inteligente, é isso que se pode esperar da quinta geração de comunicações. Mas como podemos aplicar o 5G ao nosso dia-a-dia, e que áreas irão beneficiar das características revolucionárias desta tecnologia?

Ao contrário do que possa parecer, não será somente o “utilizador comum” de um Smartphone que beneficiará das características revolucionárias do 5G. Esta nova tecnologia revolucionará os demais sectores económicos. É aqui cabível o exemplo do sector da saúde, no qual o 5G facilitará procedimentos remotos de monitorização e acompanhamento dos pacientes, cirurgias com recurso a realidade virtual e medicação inteligente. No setor da agropecuária, melhorará o rendimento das colheitas através de irrigações inteligentes, monitorização aérea com recurso a drones das necessidades dos campos de cultivo, assim como monitorização em tempo real da saúde e bem-estar do gado.

Olhando agora para o sector industrial, o 5G abrirá as portas a uma produção ainda mais inteligente e eficiente através da comunicação entre logística e diferentes equipamentos na linha de montagem, veículos autónomos de transporte de matéria prima e controlo remoto de robots em situações perigosas, aumentando a segurança nas fábricas.

Também os transportes, pessoal e também profissional, beneficiarão das redes 5G através do surgimento da condução autónoma, potenciando assim uma maior segurança rodoviária e eficiência energética nos transportes logísticos. No sector energético, o 5G trará necessariamente uma gestão mais inteligente das redes energéticas, monitorizando flutuações de tensão e perdas de energia, podendo, contribuindo para a redução do consumo de combustíveis fósseis.

Pode demorar algum tempo até tirarmos total partido da quinta geração móvel, mas o futuro é já ao virar da esquina.

(*) Cocoordenador do projeto V2X, Bosch Car Multimedia, Braga