Ya hemos hablado muchas veces de las redes 5G, sus ventajas y su adopción pero, ¿sabías que esta tecnología tiene una versión “mini”? Se trata de 5G RedCap (Reduced Capability) y su principal campo de aplicación es la Internet de las cosas. En este artículo te contamos un poco más sobre este estándar.
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En qué consiste la tecnología del 5G RedCap. Importancia para el IoT
La quinta generación de redes móviles ofrece velocidades ultrarrápidas y latencia ultrabaja, cualidades extraordinarias que sobrepasan las necesidades de los dispositivos IoT. Precisamente, para dar servicio a estas soluciones surgió 5G RedCap (Reduced Capability), una versión atenuada del estándar 5G y que fue lanzada a mediados de 2022 en la 3GPP Release 17. También conocida como 5G NR-Light, es una nueva adición de software a la tecnología 5G que se ha desarrollado especialmente para dispositivos con menores requisitos de rendimiento.
Con esta actualización más “ligera”, como la califican algunos expertos, cubre las expectativas de las categorías LTE Cat 1 a Cat 4, categorías dentro del estándar LTE (Long Term Evolution) que definen diferentes velocidades de datos y requisitos de potencia. Cat 4 ofrece mayor velocidad y capacidad, ideal para aplicaciones que requieren mucho tráfico de datos, mientras que Cat 1 es más eficiente en energía y coste, más adecuada para aplicaciones IoT básicas.
Así como las tecnologías LTE-M y NB-IoT abordan aplicaciones de mercado de menor velocidad para LTE, RedCap hace lo mismo para 5G. Una solución, pues, que ofrece ancho de banda «en la dosis adecuada» y atiende a una gran cantidad de dispositivos y escenarios en los que el uso de toda la capacidad de 5G puede no ser necesario o incluso financieramente viable.
5G RedCap es una tecnología 5G que se desarrolló para casos de uso de IoT que no requieren todo el rendimiento de 5G. Hasta ahora, estos casos de uso solían tener que utilizar 4G, LTE-M o NB-IoT. 5G RedCap se postula como una alternativa energéticamente eficiente, de alto rendimiento y, sobre todo, más rentable.
En otras palabras, está diseñado para casos de uso en los que una latencia ultrabaja no es esencial, pero en los que se necesita un rendimiento razonable. Esto convierte a RedCap en un estándar ideal para sensores industriales inalámbricos, aplicaciones de videovigilancia y tecnología de wearables inteligentes, entre otras.
Básicamente, esta tecnología surge como respuesta a la creciente demanda de dispositivos IoT que no pueden ser soportados por LTE-M o NB-IoT debido a las limitaciones en velocidad de transmisión y latencia. Aunque las primeras versiones de 5G NR (Release 15/16) se enfocaron en aplicaciones de gran ancho de banda y ultra baja latencia (como eMBB y uRLLC), estas configuraciones incrementaron la complejidad de los dispositivos. RedCap, también conocido como «NR Lite«, surgió para simplificar este escenario, permitiendo que dispositivos con capacidades reducidas se beneficien de 5G, sin la necesidad de complejidades adicionales como soporte para anchos de banda de 100 MHz o múltiples antenas de recepción, por ejemplo.
¿Cuándo se implementará la tecnología 5G RedCap?
Actualmente, 5G RedCap todavía no ha alcanzado su fase de implementación en el mercado. ¿A qué se debe este retraso si ya fue definido en 2022? Pues básicamente a la lenta transición hacia 5G SA. Los operadores deben evolucionar sus infraestructuras desde la Relaese 16 a la 17, cuando esto ocurra, los dispositivos RedCap se someterán a pruebas de compatibilidad con las nuevas redes las cuales -dicho sea de paso-, serán configuradas para identificar y procesar adecuadamente los dispositivos con tecnología RedCap. Y es que, aunque el estándar de esta versión ya esté definido, las redes necesitan actualizaciones para admitirlo plenamente. Es decir, las estaciones base 5G deben estar sincronizadas con el core de la red 5G, asegurando así la operatividad de los dispositivos RedCap. De no ser así, la red 4G actuará de backup.
Así las cosas, si una empresa decide implementar dispositivos 5G RedCap antes del lanzamiento oficial (supuestamente para este 2025), estos dispositivos podrán conectarse, pero recurrirán por defecto a la red 4G en ausencia de una señal 5G RedCap, igualando en rendimiento a los dispositivos LTE o 4G Cat 4.
No obstante, hace varios años que las operadoras han estado probando esta innovación. De hecho, existen un consorcio, denominado 5G Open Innovation Lab (5G OIL), que está conformado por operadores, proveedores y centros de investigación y que se dedica a desarrollar y desplegar la tecnología 5G RedCap.
5G Open Innovation Lab (5G OIL) es un consorcio conformado por operadores, proveedores y centros de investigación que se dedica a desarrollar y desplegar la tecnología 5G RedCap
Características de 5G RedCap
La tecnología 5G RedCap está diseñada para cerrar la brecha entre las capacidades avanzadas de dispositivos NR (New Radio) y las necesidades más modestas de IoT masivo, como LTE-M y NB-IoT. Se presenta como una solución para dispositivos que requieren mayor eficiencia, menor latencia y velocidades de transmisión intermedias, adaptándose a nuevas aplicaciones industriales, comerciales y de consumo.
Sin embargo, uno de los grandes atractivos de 5G RedCap es su menor coste, con equipos que estarán disponibles a un precio más asequible que los 5G estándar. Esto se debe a que cuentan con menos características y un hardware menos complejo. De esta forma, para reducir la complejidad de los dispositivos, RedCap implementa varias optimizaciones:
– Ancho de banda reducido: En comparación con NR tradicional, RedCap soporta un ancho de banda de hasta 20 MHz en FR1 (banda sub-6 GHz) y hasta 100 MHz en FR2 (mmWave).
– Cadenas de recepción limitadas: A diferencia de los dispositivos NR convencionales que requieren múltiples antenas, RedCap opera con 1 o 2 cadenas de recepción (Rx), lo que simplifica considerablemente el hardware.
– Modulación optimizada: RedCap utiliza modulaciones de hasta 64QAM, lo que favorece la simplicidad en la transmisión de datos, sacrificando un rendimiento levemente inferior en términos de velocidad.
– Operación en semidúplex: El soporte para operación en semidúplex y otras configuraciones de duplexación (FDD/TDD) ofrece flexibilidad en una variedad de escenarios de implementación.
Ejemplos de aplicaciones de 5G RedCap
Las aplicaciones 5G RedCap ocuparán un espacio intermedio entre eMBB (Enhanced Mobile Broadband o banda ancha móvil mejorada), mMTC (Massive Machine-Type Communications) y URLLC (Ultra-High Reliability & Low Latency), las tres siglas que definen la quinta generación de redes móviles. En concreto, la nueva generación de equipos aprovechará precisamente la capacidad de conectar una gran cantidad de dispositivos (mMTC) y redes extremadamente confiables y de baja latencia para aplicaciones críticas (URLLC). Y es que, su razón de ser es permitir una conectividad rentable y de bajo consumo para dispositivos que no requieren altas velocidades de datos y en los que la latencia es menos crítica. Entre ellos se encuentran los smartwatches, los wearables, pero también los sensores industriales o los sistemas de monitorización. Al reducir la complejidad de los dispositivos utilizados y prolongar la duración de la batería, 5G RedCap cierra la brecha entre las redes 4G actuales y las aplicaciones 5G de alto rendimiento en el sector de la Internet de las cosas.
Wearables
Relojes, pulseras de actividad… puede beneficiarse de tasas de transmisión de datos de entre 5 y 50 Mbps en el enlace descendente, y entre 2 y 5 Mbps en el enlace ascendente, con una latencia moderada y una duración de batería que puede prolongarse hasta dos semanas.
Dispositivos médicos
Precisamente relacionado con los wearables, una de las aplicaciones más prometedoras de esta tecnología son los dispositivos médicos. Los instrumentos de monitoreo remoto de pacientes necesitan recolectar y transmitir datos de manera constante y confiable, incluso en zonas con cobertura móvil insuficiente. En este ámbito 5G RedCap puede proporcionar la conectividad estable para un funcionamiento sin interrupciones.
Aplicaciones industriales y sensores IoT
Otra de las aplicaciones de 5G RedCap son los sensores IoT, equipos como, por ejemplo, los que permiten capturar datos como la temperatura o el consumo de agua. En este sentido, los sistemas de distribución de energía pueden mejorar su automatización, facilitando la integración con dispositivos remotos en la red y volviendo a las redes eléctricas más inteligentes (smart grid), capaces de supervisar los flujos de tráfico o controlar el alumbrado.
Es más, con una tasa de datos de menos de 2 Mbps y una latencia inferior a 100 ms, los sensores inalámbricos en entornos industriales pueden funcionar durante años sin necesidad de reemplazar la batería. Así pues, gateways industriales, PC de borde y sistemas de computación embebida puede disfrutar la conectividad que ofrece RedCap para monitoreo y control en tiempo real.
Hablamos desde la conexión de sensores industriales a la nube hasta el monitoreo y control en tiempo real de los procesos de manufactura, esta tecnología ofrece una baja latencia que la convierte en una solución óptima para aplicaciones que demandan precisión extrema, como la robótica industrial.
Equipos de IA en el borde y equipos de realidad aumentada
También la tecnología 5G RedCap tiene su escenario de uso en el caso de asistentes humanos inteligentes y gafas de realidad aumentada o virtual.
Videovigilancia
También la videovigilancia podrá aprovechar las ventajas de este estándar en tanto en cuanto estos dispositivos soportarán latencias inferiores a 500 ms, lo que la convierte en una solución eficiente para la transmisión de video para cámaras de seguridad de bajo coste (2-4 Mbps) y de alta gama (7.5-25 Mbps). En otras palabras, cámaras IP, drones y otros equipos de vigilancia en tiempo real pueden aprovechar 5G RedCap para transmitir vídeo de alta calidad y definición con mínima latencia, monitoreando áreas extensas y utilizando un bajo consumo energético.
Áreas rurales o lugares con cobertura deficiente
Su precio y menor consumo viene acompañada de un mayor alcance en comparación con 5G estándar. Esta característica la vuelve idónea para aplicaciones en áreas rurales o lugares con deficiente cobertura.
Casos de uso futuros
Medición inteligente, agricultura automatizada, logística avanzada… esta tecnología tiene el potencial de transformar una amplia variedad de campos. Todo hace pensar que a medida que este estándar esté ya plenamente operativo, se habilitarán nuevas aplicaciones para consumidores y empresas.
Ventajas de 5G RedCap
A grandes rasgos la nueva tecnología ofrece altas velocidades de datos y eficiencia energética para equipos portátiles, wearables, productos de IA de borde y dispositivos de Internet de las cosas, entre otros. 5G RedCAP aprovecha la evolución de las redes 5G hacia una arquitectura de red independiente o pura (SA) y proporciona confiabilidad para dispositivos con bajos requisitos de ancho de banda, aportando muchos de los beneficios de 5G sin los costes y la complejidad de sus “hermanos mayores”.
En general, se espera que las implementaciones de 5G RedCap proporcionen a los usuarios una experiencia de conectividad más eficiente, confiable y fluida, aumentando su satisfacción general con la red y proporcionando una opción más rentable
Entre otros beneficios, la migración a 5G RedCap reemplazará a las soluciones 4G/LTE, ofreciendo una eficiencia energética significativamente mejor y experiencias de usuario más confiables, en comparación con las soluciones de módem 5G eMMB de gama alta y los dispositivos legados 4G LTE Cat 4 y Cat 6. Así, a grandes rasgos podríamos hablar de las siguientes ventajas:
Optimización de la red
5GRedCap permite asignar recursos y permite atender a más usuarios de smartphones dentro de la misma antena 5G. Además, brinda velocidades de datos en el rango medio que son suficientes para muchas aplicaciones IoT sin requerir toda la gama de funciones 5G.
Ahorro de batería
Gracias a la optimización de la red y el procesador, así como a la transmisión mejorada de los datos, admite una mayor duración de la batería y una eficiencia energética mejorada, con menor consumo de energía.
Mejora del rendimiento de los dispositivos portátiles
Con el estándar puro o independiente (SA) admite de manera eficiente un mayor número de dispositivos con eficiencia espectral para cumplir con diversos casos de uso respaldará la tendencia creciente de dispositivos IoT más conectados en entornos residenciales e industriales. Es decir, responde a las necesidades de un mayor número de dispositivos conectados por persona.
Compatibilidad con 5G SA y con LTE y NR-FR1 (20MHz)
Esta tecnología puede admitir funciones 5G SA, como el posicionamiento mejorado y la segmentación de la red.
Dual SIM única activa (DSSA) y segmentación de red
Dos prestaciones que resultan esenciales para admitir una variedad de aplicaciones de IoT
Fiabilidad mejorada
Con soporte para hasta 256 QAM DL/UL, además de soporte 1T2R MIMO/1CC para conexiones de menor latencia. Ofrece velocidades de datos similares a las de los dispositivos LTE Cat-4 con latencia y eficiencia espectral mejoradas.
Su fiabilidad optimizada la convierte en una alternativa para aplicaciones sensibles que requieran ciertas garantías de transmisión. Gracias a su empleo de una banda de frecuencia diferente, esta tecnología es más resistente a interferencias, lo que garantiza una conectividad más sólida.
El futuro de 5G RedCap e IoT
Visto todo lo visto, podemos decir que 5G RedCap está preparado para ser un catalizador en la evolución de la Internet de las cosas, ofreciendo un equilibrio entre coste, rendimiento y consumo energético para una amplia gama de dispositivos. Sin embargo, la adopción temprana de dispositivos 5G RedCap antes de la implementación oficial podría limitar a estos dispositivos al uso de redes 4G, anulando las ventajas de coste y rendimiento.
Su futuro, no obstante, es prometedor. Según un estudio realizado por Counterpoint Research, los módulos 5G RedCap representarán casi el 20% del número total de módulos IoT móviles para 2030, lo que representa un importante potencial de mercado, especialmente en los países en desarrollo, donde el coste es un elemento clave para la amplia adopción de una tecnología.
Actualmente, se perfila como la mejor opción para dispositivos IoT en tanto en cuanto NB-IoT y LTE-M se presentan como tecnologías demasiado lentas y 5G es demasiado cara. Con una utilización más eficiente y costes reducidos, 5G RedCap es una solución rentable para aplicaciones de IoT medias y altas que no requieren todo el ancho de banda y la velocidad de 5G estándar. Por lo tanto, se espera que la adopción de dispositivos 5G RedCap aumente en los próximos años.
