Novas redes de telefonia móvel surgem, em geral, a cada década. A partir de 1980, mais ou menos, a primeira geração de celulares operava com tecnologia analógica. Quando a segunda geração chegou, em 1991, as redes começaram a ser digitais. Em 2001, a terceira geração trocou a comutação de circuito de estalo pela eficiente comutação de pacote. Por volta de 2010, redes de quarta geração adotaram a tecnologia IP (protocolo de internet), possibilitando acesso à banda larga via dispositivos móveis. Cada mudança geracional trouxe novas faixas de frequência, velocidades maiores e maior ênfase na transmissão de dados.

Ultimamente, as operadoras começaram a imaginar as redes de quinta geração (5G). Há um sentimento de urgência quando pesos pesados de fora, como Google e Facebook, ameaçam perturbar seu negócio. As provedoras de serviços móveis esperam ter suas redes de quinta geração montadas até 2020.

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O prazo pode ser um tanto ambicioso. Podem-se esperar anos de disputas enquanto formuladores de políticas fazem lobby por tecnologias que suas empresas nacionais de telecomunicações e operadoras consideram vitais. A esperança é que, diferentemente de gerações anteriores, a 5G será um verdadeiro padrão global - permitindo que viajantes usem seus telefones em qualquer lugar do mundo sem o incômodo de ter de trocar seus cartões SIM por outros locais comprados à chegada.

O que esperar da 5G? Neste estágio, uma das poucas coisas que se pode dizer da 5G é que as novas redes, se quiserem atender às crescentes demandas da sociedade por conectividade, deverão ter “latência” (tempo de resposta) de cerca de um milissegundo. A velocidade em que dois aparelhos podem começar a se comunicar nas redes 4G é de cerca de 50 milissegundos; no 3G, a velocidade é de 500 milissegundos.

Mesmo a 4G não e páreo para a velocidade de sistemas baseados na nuvem para transmitir instruções de emergência para carros sem motorista circulando no tráfego. Não é boa o suficiente tampouco para prover tradução ininterrupta de línguas em uma teleconferência, para não mencionar guiar um bisturi enquanto um cirurgião realiza uma operação vital remotamente, Muitas aplicações sem fio em tempo real precisarão de latências de até um milissegundo.

766E3C01-53A8-483E-9B06-CCE0C7108013 Esperança é que, diferentemente de gerações anteriores, a 5G será um verdadeiro padrão global E0EAB005-9061-4B3D-86B9-AEB61693E313

Outro requisito fundamental vai ser a velocidade de processamento de dados de pelo menos um gigabit por segundo (1 Gbps) para começar, e múltiplos gigabits por segundo depois. Os usuários de aparelhos móveis precisarão dessas velocidades se quiserem fazer o streaming de formatos de vídeo de definição ultra alta (4 k ou 8 k) para seus telefones e tablets.

Hoje, as redes 4G baseadas na tecnologia LTE (sigla em inglês para evolução no longo prazo) podem lidar com entre 10 e 100 megabits por segundo (Mbps), a depender da configuração e da quantidade de tráfego.

A maioria das empresas ainda opera serviços de LTE, enquanto algumas começaram a instalar o LTE-Advanced (isto é, 4G verdadeira, em vez das versões “meia-boca” atuais). A velocidade pico de bits de LTE-A é alegadamente 1Gbps. No mundo real, porém, ela fica mais perto de 250 Mbps.

Superioridade. Então, quanta melhoria a 5G oferecerá ao melhor da 4G? É difícil dizer. Mas dada a melhoria de dez vezes vista em gerações anteriores, uma velocidade de download média da 5G de 1Gpbs parece realista - com a possibilidade de até 20 Gpbs quando a tecnologia amadurecer. Essas velocidades de bits sem fio são além do escopo das fibras ópticas atualmente usadas para dar acesso caseiro à internet e à televisão de alta definição.

Duas características técnicas - agregação de operadoras e antenas MIMO - são responsáveis por dar à LTE-A sua grande vantagem sobre iterações anteriores. Nenhuma delas é particularmente nova, mas ambas devem ter um grande papel para ajudar a 5G a cumprir sua promessa.

A agregação de operadoras é uma maneira de aumentar velocidades de download colhendo sinais de algumas estações de base locais, em vez de simplesmente da mais poderosa da vizinhança. Estes canais diferentes - em geral com frequências diferentes de faixas diferentes no espectro - são combinados no que é efetivamente um duto gordo capaz de entregar dados a uma velocidade bem maior do que separadamente. Na LTE-A, até cinco operadoras componentes, cada uma oferecendo até 20 mega-hertz de banda larga, podem ser agregadas numa única operadora de 100 MHz de capacidade.

Dada a escassez global de espectro, a maioria das empresas de telecomunicações tem abocanhado frequências onde pode. Por isso, poucos pedaços de espectro são contíguos. Felizmente, a agregação de operadoras não só permite que empresas móveis aumentem suas velocidades de dados, como também lhes permite emendar seus blocos de espectro díspares. Isso vai ser ainda mais importante quando a 5G entrar em serviço em um mundo sem fio bem mais sobrecarregado.

Boa parte disso vale para o MIMO (sigla em inglês para entrada múltipla/saída múltipla). Esta opera transmitindo dois ou mais feixes de dados via duas ou mais antenas, e com as antenas receptoras processando todos os sinais que entram - e não apenas os mais fortes. Ele tem sido comparado a substituir uma estrada rural de pista única por uma autoestrada de múltiplas pistas. As implementações MIMO atuais tendem a ter três ou quatro antenas tanto na ponta de transmissão quanto na de recepção. Mas e se cada ponta tivesse dezenas de antenas ou mesmo centenas? Isso se traduziria num aumento significativo na velocidade de download e num uso bem mais eficiente do espectro disponível.

Qual espectro será esse, porém, ainda precisa ser decidido. Os dispositivos sem fio hoje operam na parte abarrotada de 700 MHz a 2,6 Hz da faixa de radiofrequência. Não é como se quando a 5G chegar às ondas aéreas, os pedaços de espectro usados hoje pelas redes de 4G e 3G se tornarão repentinamente vagos. As provedoras móveis ainda terão de continuar seus serviços herdados para os milhões de assinantes que não se atualizaram imediatamente.

766E3C01-53A8-483E-9B06-CCE0C7108013 Para lidar com as necessidades da 5G, centenas de pontos de acesso serão necessários para preencher as lacunas existentes E0EAB005-9061-4B3D-86B9-AEB61693E313

A resposta óbvia para a 5G é migrar das frequências atuais de UHF ou para a faixa de SHF (super alta frequência) entre 3GHz a 30 GHZ, ou mesmo para a faixa EHF (extremamente alta frequência) de 30 GHz a 300 GHz. Os ocupantes atuais dessas frequências rarefeitas (também conhecidas como “ondas milimétricas”) incluem a televisão via satélite, conexões de transmissão por micro-ondas, radar de tráfego aéreo, radioastronomia e radioamador.

Na maioria das regiões do planeta, um pedaço de espectro de cerca de 60 GHz foi designado para uso público. Com seu movo padrão 802.11ad, a comunidade Wi-Fi pretende explorar a faixa sem licença de 60 GHz para streaming de vídeos de ultra alta definição. Em configurações típicas, o 802.11ad pode emitir mais de 6 Gbps para distâncias modestas.

Contratempos. Como sempre, há contratempos. Um deles é que frequências tão extremas são facilmente bloqueadas por paredes e mesmo por pessoas se movendo pelo lugar. Elas também são absorvidas pela atmosfera, fazendo as moléculas de oxigênio do ar ressoar - embora o efeito de absorção só fique significativo em distâncias maiores do que 100 metros.

Entretanto, a ir a 70 GHz e acima, a absorção atmosférica desaparece completamente. A Nokia teria alcançado velocidades de 115 Gbps em testes de 70 GHz em curtas distâncias no laboratório.

Tudo isso sugere que a 5G precisará de estações de base mais próximas dos usuários do que as torres de celulares existentes. Essa já é uma tendência. Por enquanto, as microcélulas - não maiores do que um modem de Wi-Fi - têm sido usadas principalmente no interior de edifícios para melhorar o sinal. Para lidar com as necessidades da 5G, centenas de pontos de acesso serão necessários para preencher as lacunas existentes. Com as pequenas caixas de antena presas a postes de iluminação e às laterais de edifícios, poucas pessoas as notarão, e menos ainda farão objeção à sua presença.

É tentador pensar que, mesmo quando a “internet de coisas” adicionar bilhões de dispositivos digitais, a tecnologia subjacente à 5G oferecerá largura de faixa potencial para oferecer conexão móvel às futuras gerações. Aliás, alguns arquitetos de rede esperam que a 5G seja o fim da linha; tudo que vier depois será mera melhoria evolutiva. Um belo pensamento. Mas o passado ensina diferente, e o futuro sempre encontra um modo de frustrar mesmo as mais acuradas previsões.

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TRADUZIDO POR CELSO PACIORNIK , PUBLICADO SOB LICENÇA. O TEXTO ORIGINAL EM INGLÊS ESTÁ EM WWW.ECONOMIST.COM.