La 5G – Crónica de un éxito anunciado (2/3)

En esta segunda parte, vamos a expresar nuestras (múltiples) dudas de profesionales y de simples usuarios de redes celulares, sobre el mundo maravilloso que se nos está proponiendo.

La estructura de las redes de celular (#redes_móviles)

Otros cuantos elementos técnicos

Antes de regresar al tema de la 5G, hablemos de otro aspecto, precisamente del que hace que los que compran un teléfono de alta gama no lo aprovechen.

De nuevo nos tocó hablarles de temas técnicos, evitando los cálculos y algoritmos. Se acordarán que hemos definido la noción de celda y de su zona de cobertura (si no se acuerdan, no hay problema, regresan más arriba en este artículo hasta el subcapítulo “Un poco de vocabulario”).

El equipo debajo de la antena, entrega una cierta potencia para cubrir una cierta área geográfica.

Primer problema: Esto está muy bien del lado de la Radio Base (capítulo “Un poco de vocabulario”), pero la comunicación entre esta Radio Base y los teléfonos es bilateral: el teléfono también necesita potencia para alcanzar su servidora (capítulo “Un poco de vocabulario”), potencia que el teléfono no tiene…

¡Así es! La potencia radio entregada por nuestros teléfonos bajó gradualmente con cada nueva generación de celular. Hay varias razones para eso:

• Un teléfono usa una batería de capacidad limitada. Para evitar que se agote rápidamente, una de las tácticas es bajar la potencia de transmisión.
• La mala reputación de las ondas radio (en gran parte desmerecida, como trata de explicar este artículo de Telemediciones, distinguido colega nuestro), llevo los diseñadores a mejorar las tecnologías en este sentido.

Entre más baja está esta potencia, más corta debe ser la distancia entre el teléfono y la servidora para que la comunicación pase bien. Además, la complejidad del “esquema radio” de los sistemas celulares hace que esta distancia se recorte aún más (con la excepción notable de la “3G” – UMTS + HSPA – que padece menos de esta debilidad).

Ahora bien, tratan de visualizar estas Radio Bases, y las demás antenas a su alrededor. Están en promedio espaciadas de 500 metros, lo que genera un radio de cobertura de 250 a 300 metros por celda (evaluación al machete y negociable – ligeramente). 200 metros en zona urbana es una distancia considerable, porque la visibilidad se pierde, como también la conexión radio de los teléfonos, razón por la cual los operadores procuran poner las antenas sobre puntos altos, maximizando su visibilidad (torres de varias decenas de metros de altura, techo de edificios altos).

Nociones simplificadas de tráfico de datos

Lo anterior es una táctica heredada de los tiempos los más antiguos de las redes celulares. Esta táctica se volvió contraproducente porque pasa por alto el fenómeno urbano del tráfico. No estamos hablando del tráfico vehicular (aunque ambos tráficos compartan varias características), sino del tráfico de datos que generan los teléfonos.

Pongámoslo de este modo: ¿cuantos teléfonos piensan que hay conectados a cada celda en zona urbana? Respuesta: varios miles. Y estas celdas trabajan bajo el régimen de la comunidad, es decir: el canal de tráfico sobre el cual fluyen los datos de todos los teléfonos es un canal único y compartido.

LTE, la tecnología 4G que utiliza OFDM y que tenemos en nuestros teléfonos, permite un tráfico total de 350 Mbit/s por Radio Base, cifra respetable y que debería mejorarse considerablemente en 5G (en condiciones adecuadas). Un primer cálculo sencillo (y abusivo) sería, por ejemplo: 350 Mbit/s dividido por 3500 teléfonos igual 100 Kbit/s por teléfono.

Obviamente el cálculo anterior es abusivo por las aproximaciones siguientes:

• No todos los teléfonos se benefician de la misma velocidad: un teléfono a 50 metros de la Radio Base tendrá una velocidad de transmisión muy superior a la de otro, ubicado a 200 metros (que sea un teléfono de alta gama no lo ayuda mucho).
• La división que hicimos en el parágrafo anterior, habría que castigarla en un factor de 10 (macheteado), es decir que el cálculo se acerca más a “350 Mbit/s dividido por 350”, porque los teléfonos no manejan tráfico todo el tiempo. Cuidado, sin embargo: aplicaciones como Uber, Waze, y todos los contenidos video que suelen ver en sus teléfonos, sí hacen subir mucho la velocidad consumida por cada teléfono.

El coeficiente 10 que hemos sacado de un sombrero en el cálculo anterior, es porque no hay un modelo de cálculo público utilizable (lastima, más no es tan sorprendente). Sin embargo, es una evaluación no muy alejada de la realidad: la velocidad de conexión que tienen en sus teléfonos es del orden de 2 a 3 Mbit/s.

Otro pedacito de historia

Lo anterior es bien conocido desde hace mucho tiempo: la cuestión de la congestión de tráfico en celular se estudió al final del siglo XX (entre 1996 y 2000). Dos empresas fabricantes de GSM (que desaparecieron luego en el juego de Monopoly) habían identificado una nueva estructura de red más eficiente, constituida de dos pisos:

• El piso “inferior” estaba constituido de “micro celdas”, cubriendo individualmente un área muy limitada de 50 a de 100 metros, limitando el riesgo de congestión de tráfico,
• El piso superior estaba constituido de las celdas “de tamaño normal”, que llamaban las “umbrellas” (sombrillas o, mejor, parasoles), cuyo papel era de respaldo: el tráfico era absorbido por las micro celdas, mientras que las “umbrellas” recuperaban los teléfonos que perdían su conexión entre dos micro celdas, o recuperaban el sobrante de tráfico en horas pico.

Todo el mundo estaba de acuerdo sobre el hecho que hacia allí debían apuntar las redes para su estructura. Pero en aquel entonces, los equipos necesarios (Radio Bases de tamaño, potencia y consumo reducidos) salían demasiado costosos por el precio de los computadores internos, la alimentación, la conexión de datos fija, y la negociación que implica para ubicar estos muchos equipos.

Esas fueron unas de las razones (hubo otras, por supuesto) que llevaron a estas dos empresas a colapsar, dejando el poder a las que no tomaron el riesgo, AKA: las que dominan el mercado hoy, las que absorbieron parte del personal de esas 2 empresas y, sobre todo, las que no se mostraron muy interesadas por estas estructuras que no promovieron.

Densidad de red

La historia del capítulo anterior ya tiene 20 años. Para poner las cosas en perspectiva, una evaluación correcta diría que hoy, para aguantar el tráfico y poner los usuarios en posición de tener una velocidad de conexión correcta, se debería tener una Radio Base cada 50 metros en promedio…

Con un problema conocido desde hace 20 años, y soluciones que deberían haber sido progresivamente implementadas desde por lo menos 10 años atrás, no estaríamos tan lejos de esta densidad hoy en día.

Solo que no fue así para nada, y dejaremos a los interesados explicarnos el porqué.

Nota: si ponen atención a las noticias tecnológicas en los medios “Mainstream”, detectarán que este tema de la densificación se menciona periódicamente, aunque de manera discreta. La razón es la que acabamos de describir.

Como pueden imaginar, esta impresionante cantidad de equipos a instalar le costara un riñón a los operadores, no solo en material. Una densidad tal de red significa una multiplicación por 20 de la cantidad de Radio Bases, lo cual presenta problemas múltiples: como y donde se instalan, como se conectan a Internet, como se alimentan, como se supervisan, y como se mantienen (estos dos últimos ítems son los más dolorosos para los operadores).

Un mensaje a los que se asustan de la multiplicación de fuentes de radiaciones radio: las potencias radio emitidas por estas Radio Bases chiquitas serán similares a la de nuestros teléfonos, las antenas serán casi indetectables en la calle, y el resultado será mucho más sano que con los numerosos WIFI que tenemos todos a nuestro alrededor y de los cuales nadie está hablando.

Para hundir más profundo el cuchillo en la herida, y empezar a expresar abiertamente nuestras dudas de nerdos y nuestro escepticismo, haremos esta pregunta a los especialistas: con una red de tal densidad, ¿será que se necesitan antenas sofisticadas con “lóbulos múltiples adaptativos”, MIMO, conexiones a celdas múltiples o “Dual Carrier”? Reconocemos sin embargo que los tres últimos (MIMO, conexiones a celdas múltiples, “Dual Carrier”) serían útiles y funcionarían mucho mejor en un entorno de micro, nano, pico celdas (como sea que las quieran llamar).

Pero en cuanto a 5G, una red en 3G entregaría un nivel de servicio muy aceptable, y en 4G un servicio sobrado.

La cultura del Smartphone

Colombiano que se respeta…

Hasta ahora solo hemos hablado de la parte técnica

Si lo anterior era hundir el cuchillo en la herida, la realidad es que, por otro lado, se trata más de hundir las bayonetas de todo un batallón.

Cómo se escuchó en una reunión familiar: “Colombiano que se respeta pide la clave del WIFI cuando llega a una casa”. Es cierto, solo que no es solo en Colombia, es en el mundo entero, y las razones, las conocemos todos…

… Tal vez tuvieron la oportunidad de ver, en los canales del cable, este comercial de un operador celular de un país de Centroamérica, donde justamente un chico, en una rumba, pide la clave del WIFI y los demás lo miran como sí bajaba de la luna.

Este comercial finge desconocer la problemática real, que recopilamos a continuación.

Punto 1 – Nuestros planes de datos celulares son de un tamaño ridículo

En Colombia, Avantel es el único que propone planes de 12 GBytes por mes a una tarifa razonable. Los otros operadores físicos (ver nuestro artículo “Kit de supervivencia n° 1: el smarphone”, proponen apenas la mitad de este volumen y con tarifas mucho más altas. Muy probablemente se trata de una táctica comercial agresiva de Avantel para ganar clientes, solo que le resultará difícil dar marcha atrás después de eso.

Sospechamos las razones por las cuales los planes son tan limitados con los operadores principales: una manera de esconder la congestión de tráfico que enfrentan. Además, las inversiones en equipos de infraestructura para migrar a 4G fueron altas y hay que amortizarlas.

Finalmente, ¿notaron que casi regalan los minutos – perdón, los segundos – de conversación de voz? ¿Motivo? Competencia de aplicaciones Internet como #skype, #whatsapp, #facebook, y sobre todo #WIFI.

TMN, guarida de gamers y de adictos a Netflix, hizo una encuesta entre sus miembros: el volumen de datos descargados por mes está alrededor de 40 Gigabytes por mes (un juego moderno sobre PC pesa entre 10 y 100 gigabytes), que jamás ejecutaríamos con datos de celular (demasiado lento, volumen autorizado inutilizable, costo).

Punto 2 – Celular versus conexión fija

En el capítulo anterior hemos mencionado #WIFI. WIFI es una manera disfrazada de decir “conexión fija”.

Las conexiones fijas no limitan el volumen de datos por mes, tienen una velocidad estable y garantizada de varias decenas de Megabit/s, y un costo inferior a los planes de mediano costo en celular.

Resulta que todos los smartphones tienen conexión WIFI, lo que lleva al comentario “Colombiano que se respeta…”

El colombiano en cuestión es frecuentemente un profesional que se conecta al WIFI de su casa, luego conmuta al WIFI de la oficina, limitando su consumo celular a los trayectos y a los pocos momentos donde no dispone de una conexión fija, por motivo netamente económicos.

Eso populariza aplicaciones de llamadas por Internet tales como SKYPE,

WhatsApp,

Facebook Messenger,

Google Hangouts

Y muchos otras más, que no necesitan ni IMS, ni configuración especial de teléfono, ni activación de Roaming.

En resumen, los clientes parecen menos atraídos por los servicios de celular en general, y la asociación celular/Internet no se popularizó. Nota: Smartphone y teléfono celular no son la misma cosa.

En la próxima y última parte de este post, vamos a … Pero descúbranlo ustedes mismo (spoiler alert: es un poco intenso, reflejo de la molestia que nos provocó).