5G e IA: un futuro automatizado e hiperinteligente

La combinación de IA (Inteligencia Artificial: la automatización de las decisiones) y 5G está transformando las empresas y acelerando el crecimiento económico, ya que las redes 5G están proporcionando la red troncal, el ancho de banda escalable y los recursos informáticos remotos para procesar volúmenes cada vez mayores de datos que alimentan la proliferación de la IA.

Si alguien hubiera dicho hace unos años que en las ciudades y pueblos habría robots de reparto inteligentes conducidos por vehículos autónomos que caminarían por las aceras, subirían escaleras y harían entregas a domicilio, la mayoría habría dicho que eso podría ocurrir dentro de 15 o 20 años.

Estas aplicaciones, sobre todo en Estados Unidos, se están probando y poniendo en marcha ahora mismo.

La automatización y el control se están produciendo en almacenes y fábricas de todo el mundo, gracias a sensores y actuadores que funcionan en una red 5G.

Exploración de la relación entre 5G y Edge AI en el futuro

En el mercado global impulsado por la tecnología está prosperando el Edge Computing a través de la implementación de Edge AI en múltiples dispositivos periféricos como teléfonos inteligentes, altavoces inteligentes, drones, AGV (vehículos de guiado automático) y muchos más.

Edge AI es, efectivamente, la combinación de Inteligencia Artificial y Edge Computing para permitir un servicio más eficiente a través de la recopilación de suficientes datos en tiempo real para tomar decisiones más rápidamente, lo cual es esencial para lograr una latencia ultrabaja en diferentes dispositivos de borde como drones, dispositivos de telecirugía y muchos otros.

Donde el 5G se ha convertido en el estándar de quinta generación para una red celular de banda ancha, con baja latencia y hasta 100 veces más rápida que el 4G existente, el 5G y la computación de borde ofrecen una combinación perfecta donde los dispositivos inteligentes pueden compartir datos en tiempo real para ser procesados con eficiencia y eficacia casi en tiempo real en esta era digitalizada.

Ambas tecnologías tienen como objetivo mejorar el nivel de vida, así como el rendimiento de las aplicaciones.

Habrá una distancia mucho más corta que recorrer para obtener los datos necesarios en tiempo real junto con la mayor velocidad. El nivel de conexión a la red de 5G es necesario para que la IA Edge sea capaz de impulsar la enorme demanda de su eficiente servicio en un futuro cercano.

En efecto, la computación de borde podría proporcionar un entorno adecuado a la comunidad mundial de desarrolladores para crear múltiples aplicaciones 5G tras el lanzamiento de la 5G. El crecimiento exponencial de los datos en tiempo real a través de la computación de borde se verá impulsado por la potencia del 5G y su conexión con la próxima oleada de dispositivos de borde.

En todo el mundo, las industrias pueden empezar a aprovechar esta combinación de 5G y edge computing para recopilar enormes volúmenes de datos en tiempo real que mejorarán los sistemas operativos existentes, mejorarán la productividad y crearán nuevas experiencias para los clientes que puedan satisfacerlos de manera eficiente y eficaz.

La industria del automóvil es una de las principales industrias del mundo para aprovechar los beneficios tanto de 5G como de edge computing con el fin de crear coches autónomos más avanzados. Las cargas de trabajo y la productividad en muchas industrias se beneficiarán del poder de la automatización complementada o incluso mejorada por la integración del 5G y la inteligencia artificial.

Así, la relación entre 5G y edge computing en múltiples dispositivos de borde puede permitir la era de una nueva red centrada en el usuario, así como en los dispositivos.

Ventajas del 5G en las aplicaciones IIoT

En telecomunicaciones, "5G" es el término utilizado para la quinta generación en tecnología de redes celulares de banda ancha.

Desde hace algunos años, todos utilizamos 3G y 4G a través de nuestros teléfonos, tabletas y otros dispositivos móviles.

el "5G" no solo afecta a nuestras vidas personales con las ventajas que aporta: una conexión a Internet más rápida y estable a través de LAN o inalámbrica, velocidades de carga y descarga muy superiores, etc.; también beneficiará aún más a todas las industrias y, de hecho, al espacio del IoT industrial en un futuro no muy lejano, a medida que los dispositivos del IIoT se vuelvan más complejos y más frecuentes en las aplicaciones industriales.

el 5G comenzó a desplegarse en 2019 y ya se ha extendido a la mayor parte del Reino Unido en términos de tecnología celular inalámbrica, proporcionando algunas buenas cifras en lo que respecta a velocidad y latencia, junto con un enorme salto en el número de dispositivos conectados que la red puede manejar.

Este salto adelante en la tecnología de redes celulares es especialmente importante para el avance de las ciudades inteligentes, debido a la enorme cantidad de dispositivos conectados necesarios para que los modernos y complejos sistemas de IoT industrial funcionen en toda su extensión.

¿Qué tipos de 5G existen?

Los operadores de telefonía móvil utilizan una combinación de diferentes bandas espectrales para prestar servicios 5G y ello desempeña un papel fundamental a la hora de determinar la velocidad y el alcance de la cobertura.

la 5G sigue planteando nuevos retos a los operadores inalámbricos, ya que, por un lado, las redes 5G están pensadas para soportar velocidades de banda ancha móvil más rápidas y permitir latencias más bajas, haciendo posibles nuevas aplicaciones como el vídeo a la carta y los vehículos autónomos, mientras que, por otro, la 5G requiere que los operadores inalámbricos tengan acceso a grandes cantidades de espectro para hacer realidad estos nuevos servicios.

La GSMA (Global System for Mobile Communications), organización comercial mundial que representa a los operadores de telefonía móvil, recomienda que los reguladores y los organismos gubernamentales que controlan la asignación de espectro 5G pongan a disposición de cada operador 80-100 MHz de espectro contiguo en las bandas 5G principales y alrededor de 1 GHz de espectro por operador en las bandas de ondas milimétricas.

El espectro es un recurso escaso y eso significa que los operadores inalámbricos de todo el mundo tienen que utilizar una mezcla de espectro de banda baja, banda media y banda alta para ofrecer el tipo de experiencia 5G que demandan sus clientes.

En una red móvil 5G se utilizan tres tipos de radiofrecuencias: banda baja, banda C y ondas milimétricas, cada una de las cuales se utiliza para que los teléfonos móviles impulsen realmente la cobertura 5G, pero Internet 5G utiliza sobre todo banda C y ondas milimétricas 5G porque las velocidades son mucho más rápidas.

La banda baja 5G tiene velocidades similares a la 4G y funciona a larga distancia, lo que es perfecto para zonas rurales.

La banda C 5G tiene un alcance menor que la banda baja 5G, pero puede alcanzar velocidades de 100 Mbps o más en distancias de hasta unos 10 kilómetros.

Las ondas milimétricas 5G sólo funcionan en zonas cerradas (como edificios o estadios), por lo que ofrecen la cobertura 5G más baja. Pero es extremadamente rápida, capaz de superar velocidades de 1 Gbps.

Antes del despliegue de la telefonía móvil 5G, las frecuencias de banda C y de ondas milimétricas no se utilizaban mucho en tecnología de comunicaciones, aunque sí tenían otros usos comerciales e industriales, lo que permitía disponer de redes móviles menos congestionadas y con mayor capacidad para transportar datos.

la tecnología 5G también incorpora innovaciones como el MIMO masivo (en radio, el MIMO es un método para multiplicar la capacidad de un enlace de radio utilizando múltiples antenas de transmisión y recepción para explotar la propagación multitrayecto) y la formación de haces, que ayudan a reducir la congestión de la red y a agilizar las comunicaciones entre la red móvil 5G y el router de casa.

A continuación analizamos cinco ventajas que el 5G aportará a las aplicaciones del IoT industrial:

1. Mayor velocidad de red

1.el 5G conectará a 2.000 millones de personas, con acceso a velocidades potenciales de 100 Gigabit/seg. En comparación con el 4G, con un rendimiento de hasta 300 Mb/s, los avances del 5G suponen un salto fenomenal en el ámbito del intercambio de datos y el ancho de banda: 100 veces más rápido.

Para poner las cosas en contexto y en términos más sencillos... pronto podrá descargar una película en alta definición en 10 segundos.

La Quinta Generación de Redes Móviles (5G) permite una mayor capacidad, ya que las redes podrán hacer frente simultáneamente a aplicaciones de gran demanda. Tecnologías como los coches autónomos se beneficiarán de su respuesta de alta velocidad y baja latencia de 1 m/s, mejorando el tiempo de reacción de la tecnología para una experiencia más segura. Se tarda entre 300 y 400 m/s en parpadear, así que parpadee y se lo perderá seguro, ya que el tiempo de respuesta será físicamente indetectable por el usuario.

la 5G está llamada a tener efectos generalizados en todos los ámbitos, desde el IoT (Internet de los objetos) y la aparición de ciudades inteligentes, hasta la realidad virtual aumentada, la computación periférica y BIG Data, la cirugía robótica a distancia y los servicios sanitarios, e incluso el vídeo holográfico, entre muchos otros.

Será posible una funcionalidad casi "en tiempo real" y algunas tecnologías podrán pasar del concepto a la realidad.

el 5G está situando la conectividad celular a la vanguardia de las consideraciones de conectividad de los integradores de sistemas.

2. Menor latencia

La latencia es el tiempo que tarda un dispositivo en enviar un pequeño paquete "eco" al servidor de contenidos y el correspondiente paquete "eco-respuesta" en volver al dispositivo. Este tiempo también se denomina tiempo de ida y vuelta. Se ha generalizado el uso de estos términos como sinónimos. En la industria se utilizan diferentes herramientas para medir la latencia de esta manera.

Latencia no es lo mismo que tiempo hasta el contenido. Algunas personas dicen o escriben latencia pero quieren decir tiempo hasta el contenido, no ver la diferencia y no utilizar los términos de forma coherente, es a menudo una fuente común de confusión.

Los resultados de latencia agregados a través de los tres principales proveedores de servicios de comunicaciones de EE.UU. al realizar pruebas de este tipo, mostraron que la latencia es menor en 5G en comparación con 4G - es la más baja cuando 5G se opera en onda milimétrica y la gran mayoría de todas las pruebas de velocidad midieron una latencia de menos de 50 ms, que es aproximadamente cincuenta veces más sensible que 4G.

En términos de uso por parte del consumidor, la reducción de latencia ofrecida puede parecer infinitesimal, los humanos difícilmente podrán notar -al menos no apreciar mucho- la diferencia entre una latencia de 30 frente a 50 ms al utilizar aplicaciones cotidianas en sus smartphones y otros dispositivos.

En términos de máquinas es un cambio de juego.

El IoT industrial y la Industria 4.0 están listos para aprovechar estas mejoras, especialmente en aplicaciones que necesitan retroalimentación casi en tiempo real, ya que se beneficiarán enormemente de las latencias ultrabajas y ultrafiables que solo el 5G puede proporcionar.

Por ejemplo, pensemos en robots de alta precisión controlados por vídeo en una fábrica inteligente. Estamos hablando de latencias inferiores a 10 ms, es decir, ultrabajas, y sin picos de latencia superiores a 10 ms, es decir, haciéndolas ultrafiables.

Los sistemas de seguridad remotos son ahora capaces de transmitir vídeo 4K a través de una conexión celular con apenas un milisegundo de retardo, lo que permite a los operadores tomar decisiones en tiempo real y actuar con mayor rapidez. La realidad aumentada también se beneficiará de la latencia reducida de la conectividad celular 5G.

Limitada por la latencia de cincuenta milisegundos de 4G, la 5G podría permitir el uso de la RA en cirugía a distancia, robótica e incluso operaciones militares, o en escenarios que requieren un toque humano pero se consideran demasiado peligrosos para la interacción humana directa.

3. Mejora del aprovisionamiento de dispositivos

El número de dispositivos que pueden acceder a una conexión 4G en un momento dado es limitado y no tiene nada que ver con el ancho de banda disponible. Esta limitación se debe a que la tecnología 4G limita el número de dispositivos que pueden acceder a una conexión 4G en cualquier momento a 4.000 dispositivos por kilómetro cuadrado. Suponemos que la falta de conectividad y los grandes eventos deportivos o festivales de música pasados ahora tienen sentido.

el 5G también tiene un límite, pero ahora es el enorme 1.000.000 de dispositivos conectados por kilómetro cuadrado, lo que supone un aumento del 25.000% con respecto al 4G, lo que significa que los picos de carga podrían ser ahora cosa del pasado en grandes eventos y grandes concentraciones.

4. Fragmentación de la red

La fragmentación de la red es una configuración de red que permite crear varias redes (virtualizadas e independientes) sobre una infraestructura física común, lo que permite a los proveedores de servicios crear redes virtuales de extremo a extremo adaptadas a los requisitos de las aplicaciones.

La fragmentación de la red se ha convertido en un componente esencial del panorama arquitectónico general de la 5G, donde cada "porción" o parte de la red puede asignarse en función de las necesidades específicas de la aplicación, el caso de uso o el cliente, permitiendo así a los administradores de red de los sistemas de IoT industrial 5G tomar ancho de banda de sistemas no críticos y redistribuirlo a áreas de la red con mayor intensidad de datos.

La segmentación de la red en 5G admite diversos servicios, como los parquímetros inteligentes, que valoran una alta fiabilidad, y similares, como los coches sin conductor, que pueden necesitar una latencia ultrabaja (URLLC) y altas velocidades de datos para facilitar la reasignación eficiente de recursos de una porción de red virtual a otra.

Por ejemplo, los sistemas de infraestructura de IoT industrial, como la gestión de flotas, podrían considerarse no críticos. Dado que los datos se limitan por lo general a detalles de localización y comportamiento del conductor, y se transmiten desde los vehículos a los centros de control a intervalos, los sistemas de gestión de flotas no requieren mucho ancho de banda, velocidad de red ni un ping bajo. Por otro lado, las empresas que adoptan sistemas de conducción autónoma que utilizan datos celulares para obtener detalles hiperprecisos de localización y telemetría de vehículos, necesitarían una conexión más rápida y fiable. Los ISP pueden asignar este impulso a la conectividad, por supuesto a un precio.

El Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) ha reconocido que la fragmentación de la red es un componente general esencial de la 5G. Esto ha hecho de la fragmentación de la red una característica integral y un foco de atención permanente para los grupos de trabajo que desarrollan la arquitectura central 5G.

las oportunidades de la 5G, como el IoT industrial de baja latencia y la conducción autónoma, son ahora posibles tras la versión 16 de la especificación 5G del 3GPP. Los elementos incluidos en la versión 16 del 3GPP son las soluciones básicas 5G para permitir el IoT celular y las implicaciones de ancho de banda y coste del espectro NR sin licencia.

Esta tecnología Network Slicing garantizará que los sistemas críticos sigan siendo prioritarios y que las redes no se sobrecarguen con dispositivos que podrían comprometer el flujo de datos entre estos dispositivos IoT críticos.

5. Es probable que el comercio minorista también se beneficie del 5G

Uno de los sectores industriales que se cree que se beneficiarán del 5G a finales de la década es el comercio minorista. se espera que la cobertura 5G florezca en las áreas más pobladas y, por lo tanto, se espera que también complemente la tecnología minorista inteligente, como los sensores de estantería, la caja sin cajero y los códigos QR.

En noviembre de 2019, un informe de IHS Markit explicó cómo contribuirá el 5G a la economía mundial, afirmando que los minoristas de ladrillo y mortero podrían utilizar el 5G junto con el vídeo de ultra alta definición (UHD), la realidad virtual y la realidad aumentada, como una forma de competir más eficazmente para diferenciarse, dentro del ámbito de las compras en línea; en forma de una mayor interacción digital en la tienda con los clientes.

Los beneficios para el comercio minorista vendrán en forma de componentes básicos: experiencias de consumo de extremo a extremo sin fricciones en forma de banda ancha móvil mejorada, comunicaciones masivas de tipo máquina (MTC) y comunicaciones ultrafiables y de baja latencia.

La comunicación de tipo máquina proporciona conexiones a numerosos dispositivos que transmiten intermitentemente pequeñas cantidades de tráfico. la banda ancha móvil 5G facilitará la asistencia virtual y remota antes, durante y después de una venta, incluidos los servicios de RV y RA, las pantallas inteligentes y los servicios móviles en la nube.

las comunicaciones 5G ayudarán a que la cadena de suministro minorista sea más transparente y eficiente a medida que los sensores IoT se generalicen. El mercado de IoT en Norteamérica debería alcanzar los 5 900 millones de conexiones en 2025, según GSMA (Global System for Mobile Communications).