5G NSA vs SA
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Hace unas semanas Orange anunciaba que su red 5G SA (a la que comercialmente han denominado 5G+) ya se encontraba disponible en las siguientes 4 ciudades: Madrid, Barcelona, Valencia y Sevilla. De todos modos, a pesar de haber sido la primera, el resto de operadoras también tienen planes similares: Movistar pretende completar el despliegue de su red 5G SA este mismo año (2023) y Vodafone prevé hacer lo propio en 2024. Sin embargo, ¿cómo es posible que esto sea noticia si se supone que los usuarios ya estamos utilizando las redes 5G desde hace un par de años? Para poder dar respuesta a esta pregunta, primero nos tenemos que detener a analizar cómo es la infraestructura básica de una red de telefonía móvil y de qué elementos está compuesta.
Elementos de red
A grandes rasgos, una red de telefonía móvil está compuesta por 3 elementos: el núcleo de la red (core – 5GC), el sistema de antenas (RAN – 5GNR) y los terminales/teléfonos móviles (UE).
El núcleo (core – 5GC) es el que gestiona el acceso a la red de forma global: determina qué clientes pueden acceder y cuáles no, limita la velocidad a la que puede navegar un terminal, determina a qué antena se debe conectar cada dispositivo,… Una de las mejoras más importantes que traen los núcleos 5G es la capacidad de realizar network slicing, en la que se posibilita la opción de generar subredes virtuales dentro de una infraestructura física común, pudiendo reservar un ancho de banda y un tiempo de comunicación en exclusiva a un cliente. Esto permite que el flujo de datos de ese cliente esté garantizado y que no sufra interferencias del resto de clientes conectados a la red, resultando esto de vital importancia para las comunicaciones en tiempo real. Gracias a esta técnica podemos, por ejemplo, asegurar una conexión con baja latencia para un vehículo, a la vez que otorgamos una conexión con una gran ancho de banda a una cámara que realiza una emisión en streaming.
El sistema de antenas (RAN – 5GNR), por su parte, permite que los terminales móviles se conecten a la red emitiendo señales de radio que se propagan a través del aire. Estas señales se pueden configurar en función de diversos y complejos parámetros (frecuencia de emisión, anchura de portadoras,…) y, dependiendo de los valores que empleemos para su configuración, obtendremos una serie de ventajas y desventajas: menor cobertura pero mayor velocidad, mayor cobertura pero menor velocidad, etc.
Los terminales móviles (UE) son los dispositivos que, conectados al sistema de antenas, pueden formar parte de una red 5G y, de esta forma, navegar por internet o realizar llamadas telefónicas. Cuando hablamos de terminales móviles siempre nos viene a la mente la imagen de un smartphone, pero la disponibilidad de modems 5G facilita que casi cualquier tipo de dispositivo haga uso de la nueva generación de comunicaciones móviles: portátiles, vehículos, brazos móviles, robots autónomos, electrodomésticos,…
Ahora que ya tenemos claro de qué elementos se compone una red, vamos a detallar qué tipo de composiciones nos podemos encontrar mezclando componentes 4G y 5G.
Arquitecturas
Una de las primeras acciones que realizaron las operadores relacionadas con el 5G fue desplegar o actualizar nuevas antenas para que fueran compatibles con las características físicas (frecuencias, portadoras…) de la nueva red. Sin embargo, esta actualización del sistema radio no supuso una actualización de los núcleos de la red y, por tanto, las nuevas antenas seguían conectadas a un núcleo 4G. Este es el sistema 5G que las operadoras nos llevan vendiendo desde hace un par de años y lo que técnicamente se conoce como 5G NSA (non-standalone). La siguiente imagen (obtenida desde la página bandaancha.eu) refleja la arquitectura de este tipo de redes:
Tal y como se ve en la imagen, cada dispositivo se debe conectar a dos antenas de tipos diferentes. Por un lado, a través del 4G el terminal se comunicará con el núcleo para determinar sus permisos de red y las antenas a las que se puede conectar, entre otras cosas. En esta arquitectura, la radio 5G se utiliza como un canal secundario para aumentar la velocidad de descarga/subida, aprovechándose del ancho de banda extra que aporta el nuevo sistema de radio.
Lo que acaba de anunciar Orange, sin embargo, es el primer servicio comercial en el que todos los elementos de la red son 5G nativos: tanto el núcleo (5GC), como el sistema radio (5GNR), como se refleja en la siguiente imagen:
En este escenario, los terminales (UE), además de contar con antenas que permiten un mayor ancho de banda, también pueden beneficiarse de mejoras como el network slicing, disponibles por el hecho de contar con un núcleo 5G. Además, es importante destacar que, en la especificación del 5G, el núcleo se ha dividido en pequeñas unidades independientes que pueden ser instaladas en diferentes puntos físicos. Mientras que en las redes 4G todo el núcleo debía ser instalado en el centro de datos del operador, muy alejado de las antenas, ahora es posible acercar partes del core al sistema de radio, consiguiendo así mejores latencias y la posibilidad de ofrecer mejores servicios a los clientes finales. Por todo esto, esta arquitectura, denominada técnicamente 5G SA (standalone), es la que, junto al despliegue de redes 5G privadas, posibilitará explotar al máximo las ventajas de la nueva red de comunicaciones.
