5G

5G representa a quinta geração de tecnologia de rede celular, sucedendo ao 4G. Os seus padrões técnicos, implementados pela primeira vez em 2019, são formulados pelo Projeto de Parceria de 3ª Geração (3GPP) em colaboração com a iniciativa IMT-2020 da UIT. As redes 5G segmentam a cobertura em áreas geográficas menores conhecidas como células, facilitando as conexões de dispositivos a estações base locais por meio de radiofrequências. Essas estações base, por sua vez, se conectam à rede mais ampla de telecomunicações e à Internet usando fibra óptica de alta velocidade ou backhaul sem fio.

5G é a quinta geração de tecnologia de rede celular e a sucessora do 4G. Implantados pela primeira vez em 2019, os seus padrões técnicos são desenvolvidos pelo Projeto de Parceria de 3ª Geração (3GPP) em cooperação com o programa IMT-2020 da UIT. As redes 5G dividem as áreas de cobertura em zonas menores chamadas células, permitindo que os dispositivos se conectem a estações base locais via rádio. Cada estação se conecta à rede telefônica mais ampla e à Internet por meio de fibra óptica de alta velocidade ou backhaul sem fio.

Em relação ao seu antecessor, o 4G, o 5G oferece taxas de transferência de dados substancialmente melhoradas, atingindo até 10 Gigabits por segundo (Gbps) em configurações experimentais, juntamente com latência reduzida, caracterizada por tempos de resposta na faixa de milissegundos. Essas melhorias permitem que as redes acomodem um maior número de usuários e diversas aplicações, incluindo realidade estendida, transporte autônomo, procedimentos cirúrgicos remotos experimentais e acesso fixo sem fio para serviços residenciais de Internet. Além disso, o 5G facilita a conectividade extensiva para sensores e máquinas, um conceito amplamente conhecido como Internet das Coisas (IoT), e utiliza a computação de ponta para otimizar a eficiência do processamento de dados.

A implantação de redes 5G necessita de novas infraestruturas e acesso ao espectro de rádio apropriado. Os operadores de rede indicaram despesas de capital significativas e estão continuamente a trabalhar para melhorar a eficiência energética e reforçar a segurança. Os analistas do setor prevêem que o 5G sustentará os avanços na telessaúde, nos sistemas de transporte inteligentes e na mídia digital, coexistindo com as redes 4G ao longo da década de 2030.

Histórico

Fase inicial de pesquisa (2008–2012)

Durante 2008, a NASA e a Machine-to-Machine Intelligence Corporation (M2Mi) realizaram investigações sobre comunicação por nanosatélites, que informaram significativamente os conceitos fundamentais para as gerações subsequentes de tecnologia de rede.

Em 2012, a Universidade de Nova York inaugurou a NYU Wireless, um centro de pesquisa dedicado à comunicação por ondas milimétricas. Simultaneamente, a Universidade de Surrey estabeleceu o Centro de Inovação 5G, apoiado por 35 milhões de libras em financiamento de colaboradores do setor público e privado, nomeadamente Huawei e Samsung. Também em 2012, a União Europeia iniciou o projeto Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty Information Society (METIS), com o objetivo de harmonizar a pesquisa emergente de redes com os esforços globais de padronização.

Padronização e testes iniciais (2013–2018)

Em 2013, o Grupo de Trabalho 5D da UIT-R iniciou estudos sobre o IMT-2020, uma estrutura que mais tarde foi formalizada como o padrão 5G.

Ao mesmo tempo, empresas proeminentes, incluindo Samsung Electronics, NTT Docomo e Huawei, realizaram testes preliminares. A Samsung testou com sucesso um protótipo que alcançou taxas de dados superiores a 1 Gigabit por segundo em uma distância de 2 quilômetros, utilizando configurações de antena MIMO 8 × 8. A NTT Docomo foi reconhecida com um prêmio governamental no CEATEC por suas contribuições para o desenvolvimento de redes de alta velocidade, enquanto a Huawei comprometeu publicamente US$ 600 milhões para um programa que visa o avanço da tecnologia de redes móveis.

Implantação comercial (2019–2021)

Em 3 de abril de 2019, a Coreia do Sul iniciou a primeira implantação comercial abrangente da sua rede 5G nacional no mundo. Pouco tempo depois, a Verizon iniciou serviços restritos em áreas urbanas específicas dos EUA. Em junho de 2019, a Globe Telecom introduziu a rede inaugural de próxima geração nas Filipinas e, em dezembro de 2019, a AT&T lançou um serviço ao consumidor nos Estados Unidos, que posteriormente alcançou expansão nacional ao longo de 2020.

A implantação comercial do 5G experimentou um rápido crescimento ao longo de 2020. Além das redes móveis públicas, foi integrado em sistemas industriais e empresariais privados, abrangendo operações em espectro não licenciado (NR-U) e não público licenciado. redes (NPN). As redes privadas 5G ganharam destaque por facilitar a automação da Indústria 4.0 e processos de fabricação inteligentes. As implantações iniciais utilizaram um modo não autônomo (NSA), contando com a infraestrutura principal 4G, antes da transição das redes para um modo autônomo (SA) com núcleos 5G dedicados.

A implementação da rede na Coreia do Sul em 2019 incorporou equipamentos da Samsung, Ericsson e Nokia, com o LG U Plus implantando adicionalmente hardware Huawei. A Samsung forneceu a maioria dos aproximadamente 86.000 locais, enquanto a SK Telecom, a KT Corporation e a LG U Plus concentraram a cobertura nas principais áreas urbanas, utilizando a banda de 3,5 GHz em operação não autônoma (NSA). As velocidades médias de download relatadas variaram de 200 a 400 Megabits por segundo (Mbit/s), e a base de assinantes expandiu de aproximadamente 260.000 para 4,7 milhões ao longo de 2019.

Após essas implantações iniciais, a T-Mobile US introduziu a primeira rede 5G autônoma em todo o país em 2020. A Ericsson previu que, em meados da década de 2020, as redes 5G abrangeriam aproximadamente 65% da população mundial.

Os principais fornecedores de rádio 5G e sistemas principais incluem Altiostar, Cisco Systems, Datang Telecom/Fiberhome, Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm, Samsung e ZTE. Até 2023, projetava-se que a Huawei representaria aproximadamente 70% do mercado global de estações base 5G.

Desenvolvimentos recentes (2022–presente)

Em 2022, as velocidades da rede se estabilizaram em diversas regiões, levando as operadoras a iniciar testes de atualizações 5,5G destinadas a aumentar a capacidade e reduzir a latência. Ao mesmo tempo, as redes 5G comerciais de grande escala estavam totalmente operacionais na maioria dos mercados desenvolvidos no início da década de 2020, enquanto a implantação continuou a acelerar nas regiões em desenvolvimento.

Tecnologias

Células pequenas

As células pequenas são nós de rádio de baixa potência projetados para aumentar a capacidade da rede em ambientes internos ou densamente povoados. Esses nós operam em distâncias curtas, geralmente variando de algumas dezenas a várias centenas de metros, e são cruciais para sustentar a cobertura de sinais de ondas milimétricas (mmWave).

MIMO massivo

Os sistemas massivos de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) empregam extensos conjuntos de antenas para melhorar significativamente a capacidade da rede e a eficiência espectral. Esses sistemas avançam a tecnologia MIMO convencional, atendendo simultaneamente a vários usuários e direcionando sinais com precisão para eles, minimizando assim a interferência.

Beamforming

Beamforming é uma técnica que direciona energia de radiofrequência para usuários designados. A formação de feixe analógico consegue isso combinando saídas de antena para concentrar a potência do sinal em uma direção específica. Por outro lado, a formação de feixe digital transmite fluxos de dados através de múltiplas camadas, melhorando a intensidade do sinal e a confiabilidade geral.

Acesso múltiplo não ortogonal (NOMA)

O acesso múltiplo não ortogonal (NOMA) aumenta a eficiência espectral ao alocar níveis de potência distintos para usuários que compartilham recursos de frequência idênticos.

Codificação de canal

5G New Radio (NR) emprega códigos polares para canais de controle e códigos de verificação de paridade de baixa densidade (LDPC) para canais de dados, substituindo assim os códigos turbo utilizados em 4G.

Pesquisa sobre energia sem fio

A pesquisa investigou a aplicação potencial de redes 5G de ondas milimétricas (mmWave) para transferência de energia sem fio. No entanto, estudos envolvendo comprimentos de onda que variam de 1 mm a 10 mm ainda estão em fase experimental.

Arquitetura de rede central

O 5G Core (5GC) representa um sistema orientado a serviços e definido por software, caracterizado pela separação dos planos de controle e de usuário, facilitando a implantação flexível. Essa arquitetura substitui o 4G Evolved Packet Core (EPC) integrando funções de rede modulares baseadas em software.

Redes e virtualização definidas por software

A rede definida por software (SDN) e a virtualização de funções de rede (NFV) facilitam a configuração, o dimensionamento e o gerenciamento baseados em software de infraestruturas de rede. Em conjunto com o fatiamento de rede, essas tecnologias sustentam coletivamente aplicações avançadas como a Internet das Coisas (IoT), veículos conectados e automação industrial.

Arquitetura baseada em serviço (SBA)

A arquitetura baseada em serviços (SBA) integra os princípios de SDN e NFV, substituindo a estrutura 4G Evolved Packet Core (EPC) por funções de rede modulares que se comunicam por meio de APIs RESTful. Cada função é registrada em uma Função de Repositório de Rede (NRF), permitindo assim escalonamento independente e interoperabilidade aprimorada.

Funções principais da rede

Dentro do 5G Core, cada função de rede cumpre uma função específica e definida, substituindo ou ampliando funcionalidades anteriormente presentes no 4G Evolved Packet Core (EPC).

Componentes de suporte

Componentes suplementares são responsáveis por gerenciar recursos de roaming e conectividade entre redes:

• Função de interfuncionamento não 3GPP (N3IWF)
• Proxy de proteção de borda de segurança (SEPP)
• Função de gateway não 3GPP confiável (TNGF)
• Função de interfuncionamento WLAN confiável (TWIF)
• Função de gateway de acesso fixo (W-AGF)

Faixas de frequência e cobertura

As redes 5G utilizam diversos segmentos do espectro de rádio, operando em três faixas de frequência primárias – bandas baixa, média e alta – cada uma oferecendo um equilíbrio distinto entre velocidade, cobertura e qualidade do sinal.

De 2016 a 2019, órgãos reguladores em diversas regiões, incluindo os Estados Unidos e a União Europeia, realocaram porções substanciais do espectro para implantação de 5G por meio de leilões e regulamentos de licenciamento revisados. Em 2019, mais de 50 nações tinham atribuído ou planeado atribuir frequências 5G. Além disso, o 3GPP Release 16 introduziu o 5G NR-U, permitindo a operação em bandas de espectro não licenciadas e licenciadas.

Faixas de frequência

A interface 5G New Radio (NR) delineia duas faixas de frequência operacionais principais:

• Faixa de frequência 1 (FR1) opera abaixo de 7,125 GHz, comumente chamada de sub-6 GHz. Esta faixa abrange frequências de banda baixa e média e acomoda larguras de banda de canal de até 100 MHz. Em condições normais, as velocidades de download no FR1 geralmente variam de 5 a 900 Mbit/s.
• Faixa de frequência 2 (FR2) abrange 24–71 GHz, reconhecida como onda milimétrica ou banda alta. Esta gama suporta larguras de banda de canal significativamente mais amplas, até 400 MHz por portadora, permitindo taxas de dados multi-gigabit. No entanto, os sinais FR2 têm distâncias de propagação limitadas e são altamente suscetíveis à obstrução por barreiras físicas como paredes, janelas e vegetação. Consequentemente, a implantação do FR2 está predominantemente confinada a ambientes urbanos densos, incluindo estádios e centros de cidades.

Características de cobertura e sinal

O 5G de banda baixa e média oferece ampla cobertura e conectividade interna confiável. Os sinais de banda alta, no entanto, atenuam-se rapidamente e podem sofrer uma atenuação superior a 100 dB ao penetrar em materiais de construção típicos. Os provedores de telecomunicações implantam conjuntos de antenas formadoras de feixe, infraestrutura de pequenas células e repetidores de amplificação de sinal para aumentar o alcance da rede e otimizar a penetração do sinal interno.

Integração Wi-Fi

Tecnologias como License Assisted Access (LAA) e LTE-WLAN Aggregation (LWA) permitem que redes móveis compartilhem espectro de rádio não licenciado com redes Wi-Fi. A implementação de arquiteturas de rede de acesso por rádio (RAN) nativas da nuvem e implantações de pequenas células de alta densidade contribuem para reduzir a disparidade de desempenho entre soluções de conectividade celular e Wi-Fi.

Domínios de aplicativos

A ITU-R delineia três domínios de aplicação principais para 5G: banda larga móvel aprimorada (eMBB), comunicações ultraconfiáveis de baixa latência (URLLC) e comunicações massivas do tipo máquina (mMTC). Estas categorias caracterizam as principais funcionalidades da tecnologia 5G: conectividade móvel acelerada (eMBB), protocolos de comunicação excepcionalmente confiáveis ​​e altamente responsivos (URLLC) e extensas interconexões máquina a máquina (mMTC). Em 2020, o eMBB alcançou implantação generalizada, enquanto URLLC e mMTC permaneceram em estágios de desenvolvimento.

Classificações ITU-R

A banda larga móvel aprimorada (eMBB) oferece velocidades de Internet significativamente melhores e capacidade aumentada em comparação com redes 4G. Ele facilita o consumo de dados de alta intensidade em ambientes de alto tráfego, incluindo centros urbanos, arenas esportivas e principais nós de transporte.

As comunicações ultraconfiáveis ​​e de baixa latência (URLLC) são projetadas para aplicações de missão crítica, incluindo automação industrial, telecirurgia e sistemas de transporte inteligentes. As latências de transmissão reduzidas melhoram a precisão operacional e a confiabilidade do sistema.

As comunicações massivas do tipo máquina (mMTC) facilitam a conectividade para uma grande variedade de dispositivos de baixo consumo de energia, incluindo sensores e medidores de serviços públicos. Essas redes formam a infraestrutura fundamental para a Internet das Coisas (IoT), permitindo a troca autônoma de dados entre máquinas em ecossistemas industriais, de transporte e de cidades inteligentes.

Aplicações Industriais

O 5G encontra aplicação nos setores de transporte, manufatura e energia que exigem recursos de comunicação contínua e de baixa latência. A 5G Automotive Association é responsável pelo desenvolvimento de padrões celulares de veículo para tudo (C-V2X) que facilitam a troca de informações críticas de segurança entre veículos e com componentes de infraestrutura próximos. Veículos aéreos não tripulados (drones) e veículos terrestres autônomos aproveitam a tecnologia 5G para navegação, controle operacional remoto e telemetria instantânea de dados. Além disso, a conectividade de baixa latência permite a implementação de modelos de gêmeos digitais, que são réplicas virtuais de ativos físicos, como máquinas ou estruturas, exibindo métricas de desempenho em tempo real para monitoramento abrangente e manutenção preditiva.

Serviços públicos e comerciais

5G abrange aplicações em segurança pública, fornecimento de banda larga e distribuição de mídia. As agências de resposta a emergências utilizam 5G para streaming de vídeo em tempo real, transmissão de dados e sistemas de comunicação push-to-talk confiáveis. O acesso fixo sem fio (FWA) oferece conectividade de banda larga para instalações residenciais e comerciais, empregando links de rádio 5G como alternativa à infraestrutura tradicional com fio, particularmente vantajosa em regiões rurais onde a implantação de cabos incorre em despesas significativas. Os programas piloto para a transmissão 5G na Europa demonstraram a capacidade das redes 5G localizadas de transmitir simultaneamente conteúdos de televisão e rádio em direto para vários dispositivos, evitando o consumo de licenças de dados móveis. Voice over New Radio (VoNR) facilita chamadas de voz pela rede baseada em protocolo de Internet 5G, análoga à funcionalidade Voice over LTE (VoLTE) em redes 4G.

Métricas de desempenho

Velocidade

O 5G é capaz de fornecer taxas de dados significativamente mais elevadas em comparação com o 4G, potencialmente até dez vezes mais rápido. Teoricamente, as velocidades máximas de download podem atingir até 20 Gbit/s. Empiricamente, as velocidades médias de download 5G nos Estados Unidos foram registradas em aproximadamente 186 Mbit/s pela T-Mobile, enquanto a Coreia do Sul, em 2022, demonstrou liderança global com velocidades médias próximas de 430 Mbit/s. Além disso, as redes 5G são projetadas para oferecer capacidade geral substancialmente maior e maior eficiência do que suas antecessoras 4G, com projeções indicando um aumento de até cem vezes.

A implantação predominante de 5G sub-6 GHz (banda média) oferece taxas de transferência de dados que variam aproximadamente de 10 a 1.000 Mbit/s, caracterizadas por uma área de cobertura mais ampla em comparação com bandas de ondas milimétricas (mmWave). O espectro da banda C (n77/n78) foi introduzido nos Estados Unidos em 2022; no entanto, sua ativação pela Verizon e AT&T sofreu um adiamento temporário devido a preocupações de segurança da Administração Federal de Aviação (FAA). Em 2023, a velocidade máxima 5G registrada em uma rede operacional era de 5,9 Gbit/s. Por outro lado, as frequências de banda baixa, exemplificadas pelo n5, fornecem ampla cobertura celular, mas produzem taxas de dados comparativamente mais baixas, normalmente variando de 5 a 250 Mbit/s.

Latência

A latência aérea típica para redes 5G geralmente varia de 8 a 12 milissegundos (ms), sem levar em conta retransmissões ou handovers. As implantações iniciais da Verizon, entretanto, indicaram latências de aproximadamente 30 ms. O posicionamento estratégico de servidores de borda próximos às estações base pode mitigar o tempo de ida e volta para cerca de 14 ms e diminuir o jitter para aproximadamente 1,8 ms. Durante os handovers, a latência sofre um aumento significativo, variando entre 50 e 500 ms com base nas condições prevalecentes da rede. Os esforços de pesquisa atuais são dedicados a minimizar essas interrupções através da otimização das margens de transferência e dos parâmetros de tempo para acionamento.

Taxa de erro

A tecnologia 5G emprega modulação adaptativa e esquemas de codificação (MCS) para sustentar uma taxa mínima de erro de bloco (BLER). Caso a taxa de erro ultrapasse um limite predeterminado, o sistema faz a transição autônoma para um MCS menos complexo, priorizando assim a confiabilidade da comunicação em detrimento da velocidade de transmissão de dados.

Alcance

O alcance operacional do 5G depende de fatores como potência de transmissão, espectro de frequência e interferência ambiental. Especificamente, as bandas de ondas milimétricas de alta frequência (mmWave), exemplificadas por n258, exibem uma faixa mais restrita em comparação com as frequências de banda média (por exemplo, n78), que oferecem menos cobertura do que as frequências de banda baixa (por exemplo, n5). As operadoras de rede utilizam modelos de simulação e testes extensivos de drive para avaliar com precisão o alcance e a cobertura reais dessas bandas de frequência, reconhecendo que o desempenho prático pode divergir das especificações anunciadas.

Padrões

A designação '5G' inicialmente foi associada ao padrão IMT-2020 da União Internacional de Telecomunicações (UIT). Este padrão especifica velocidades máximas de download de 20 Gbit/s e velocidades máximas de upload de 10 Gbit/s.

Posteriormente, o Projeto de Parceria de 3ª Geração (3GPP) introduziu sua tecnologia 5G New Radio (NR) como um componente fundamental para a estrutura IMT-2020.

Faixas de frequência

5G New Radio (NR) opera em duas bandas de frequência principais:

• FR1 (abaixo de 6 GHz): Caracterizado por frequências mais baixas, oferecendo ampla cobertura e velocidades moderadas de transmissão de dados.
• FR2 (acima de 24 GHz): compreende frequências de ondas milimétricas, que permitem velocidades mais altas, mas são limitadas por um alcance operacional mais curto.

As implantações iniciais utilizando FR1 em modo não independente, que aproveita a infraestrutura 4G existente, demonstraram um aumento de rendimento de 15 a 50 por cento em comparação com redes 4G avançadas.

Especificações 3GPP

As organizações 3GPP e ETSI publicam em conjunto especificações técnicas críticas, que abrangem:

• TS 23.501 – detalhando a arquitetura do sistema para o Sistema 5G (5GS).
• TS 24.501 – definindo o protocolo Non-Access-Stratum (NAS) para 5GS.
• TS 23.003 – referente à numeração, endereçamento e identificação dentro do sistema.

Outros órgãos de padronização

Outras organizações também contribuem para o desenvolvimento de padrões 5G.

A especificação DECT-2020 descreve o DECT NR+, um sistema de rádio não celular baseado em rede mesh que a ITU reconhece como um componente integral do 5G.

O Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) estabelece padrões para as conexões com fio entre a unidade de rádio remota (RRU) e a unidade de banda base (BBU).

• IEEE 1914.1 delineia a estrutura arquitetônica da rede fronthaul que interconecta esses componentes constituintes.
• IEEE 1914.3 especifica um formato Ethernet para a transmissão de dados I/Q, estruturado de acordo com divisões funcionais 3GPP.

5Gi

O 5Gi foi desenvolvido na Índia por meio de um esforço colaborativo envolvendo o IIT Madras, o IIT Hyderabad, a Telecommunications Standards Development Society India (TSDSI) e o Centro de Excelência em Tecnologia Sem Fio (CEWiT). Esta tecnologia visa expandir a cobertura 5G em regiões rurais e remotas, empregando configurações de células grandes de baixa mobilidade (LMLC). Em abril de 2022, o 5Gi foi integrado ao padrão global 5G NR como parte do 3GPP Release 17.

Internet das Coisas

No contexto da Internet das Coisas (IoT), o 3GPP especifica o caminho evolutivo para a IoT de banda estreita (NB-IoT) e a comunicação aprimorada do tipo máquina (eMTC) para facilitar aplicações de baixa potência em áreas amplas, incluindo sensores conectados e medidores inteligentes.

Redes Não Terrestres

Além disso, o 3GPP define Redes Não Terrestres (NTN), que utilizam satélites e plataformas aéreas para fornecer conectividade em áreas geográficas onde as redes terrestres convencionais são inviáveis.

5G-Advanced

5G-Advanced, alternativamente referido como 5.5G ou 5G-A, é delineado no 3GPP Release 18 como uma fase intermediária que une as tecnologias 5G e 6G. Esta iteração incorpora melhorias para otimizar a utilização do espectro, reduzir o consumo de energia e aumentar a confiabilidade do sistema. As principais introduções nesta versão incluem gerenciamento de rede baseado em inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML), suporte para serviços de realidade estendida e recursos avançados de comunicação para sistemas autônomos.

A versão 18 especifica ainda metodologias aprimoradas de sincronização de tempo que operam independentemente dos Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS), juntamente com funcionalidades integradas de geolocalização. Também expande o suporte à rede não terrestre para abranger plataformas de comunicação por satélite e aéreas.

5G RedCap

A capacidade reduzida 5G (RedCap), introduzida no 3GPP NR Release 17, foi projetada para operar de forma semelhante ao LTE M1/LTE NB-IoT. Seu desenvolvimento teve como objetivo atender casos de uso posicionados entre banda larga móvel aprimorada de alta velocidade, comunicações ultraconfiáveis de baixa latência e tecnologias Massive Machine-Type Communication (mMTC).

Hardware 5G

A Global Mobile Suppliers Association (GSA) compilou inicialmente um banco de dados de produtos compatíveis com 5G, identificando 23 fabricantes e 33 modelos em categorias, incluindo smartphones, hotspots e equipamentos nas instalações do cliente. Pesquisas subsequentes documentaram mais de cem produtos anunciados de mais de cinquenta fornecedores.

Os chipsets de modem 5G iniciais foram introduzidos pela Intel, MediaTek, Qualcomm e Samsung, com outras plataformas surgindo em sucessivas gerações de produtos.

O Samsung Galaxy S10 5G foi um dos smartphones inaugurais a oferecer compatibilidade de rede 5G. Outros primeiros dispositivos 5G incluíam o Nokia 8.3 5G, projetado para funcionalidade em frequências de banda baixa a média; o Google Pixel 5 e Pixel 4a (5G); e a série iPhone 12 da Apple, que representou a geração inicial da empresa com capacidade 5G.

No início de 2020, a maioria dos smartphones de última geração incorporava capacidade 5G, embora alguns dispositivos de consumo continuassem sem suporte abrangente. Consequentemente, as vantagens práticas para os utilizadores de telefones de gama média permaneceram limitadas e as taxas de adoção do 5G ficaram aquém das projeções.

Riscos de segurança

Riscos de rede e protocolo

Em 2019, a Comissão Europeia e a Agência da União Europeia para a Cibersegurança (ENISA) emitiram um alerta de que as redes 5G poderiam alargar potenciais superfícies de ataque para intervenientes patrocinados pelo Estado, defendendo a diversificação de fornecedores. Notavelmente, a Nokia e a Ericsson representam os únicos fabricantes europeus neste setor.

Investigadores afiliados à ETH Zurich e universidades colaboradoras identificaram vulnerabilidades no processo de autenticação 5G, que podem sujeitar os utilizadores a novas ameaças à segurança. Suas descobertas indicaram que o sistema permaneceu incipiente e que sua capacidade de dados aprimorada pode ampliar a suscetibilidade a ataques cibernéticos.

Um estudo realizado em 2022 identificou uma falha de design no Evolved Packet System (EPS) que tinha o potencial de influenciar o desempenho do dispositivo durante transições de rede.

Riscos da Internet das Coisas

A proliferação da Internet das Coisas (IoT) está aumentando o volume de dispositivos interconectados via 5G. A IoT Analytics projetou um aumento de aproximadamente 7 bilhões de dispositivos em 2018 para mais de 21 bilhões até 2025, aumentando assim a vulnerabilidade a ataques distribuídos de negação de serviço (DDoS), cryptojacking e outras formas de ataques cibernéticos.

Espionagem e riscos da cadeia de suprimentos

As apreensões relativas à espionagem e ao acesso não autorizado a dados moldaram as políticas nacionais. Os Estados Unidos, a Austrália e o Reino Unido, por exemplo, impuseram restrições ou proibições definitivas a equipamentos fabricados na China.

Um relatório de 2012 do Comité Permanente de Inteligência da Câmara dos Estados Unidos determinou que os equipamentos fornecidos pela Huawei e pela ZTE podem apresentar riscos para a segurança nacional. Avaliações subsequentes das agências de inteligência dos EUA alertaram que os produtos da Huawei poderiam facilitar o acesso clandestino a dados. Em 2022, o FBI indicou que os equipamentos da Huawei situados perto de instalações militares dos EUA tinham o potencial de interromper as comunicações nucleares.

A Huawei e o governo chinês refutaram estas alegações. No entanto, os analistas observam que a Lei de Segurança Nacional da China poderia obrigar as empresas a fornecer dados às autoridades governamentais mediante solicitação.

Em 2020, o Departamento de Estado dos Estados Unidos inaugurou a iniciativa The Clean Network, com o objetivo de promover a privacidade e a segurança dos dados entre as nações aliadas. No final daquele ano, mais de 60 países e 200 empresas de telecomunicações tinham-se tornado participantes, abrangendo a maioria dos estados membros da NATO, da UE e da OCDE.

Problemas de interferência

Dados meteorológicos e de satélite

Certas bandas de frequência 5G, especificamente n258 a 26 GHz, operam próximas a frequências utilizadas para sensoriamento remoto passivo por satélites meteorológicos e de observação da Terra, incluindo aqueles para medições de vapor de água a 23,8 GHz. Essa interferência com observações de satélite tem o potencial de diminuir a precisão dos modelos numéricos de previsão do tempo e impactar indústrias como a aviação comercial. A NASA, a NOAA e a Marinha dos EUA emitiram alertas de que as emissões fora de banda originadas de transmissões 5G próximas de 24 GHz poderiam prejudicar a precisão das previsões em até 30%. A Conferência Mundial de Radiocomunicações de 2019 estabeleceu um limite provisório de −33 dBW até 2027, posteriormente reduzido para −39 dBW. Tanto a Organização Meteorológica Mundial (OMM) como o Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF) alertaram que estes limites especificados podem comprometer a fiabilidade das previsões.

Sistemas de Aviação

Durante 2021–2022, a Administração Federal de Aviação (FAA) alertou que certos sinais 5G podem interferir nos altímetros de radar das aeronaves, que funcionam na faixa de 4,2–4,4 GHz, enquanto os novos serviços 5G operam em 3,7–4,0 GHz. Em contraste, a Europa utiliza frequências mais baixas (3,4–3,8 GHz), mitigando assim este risco.

Comunicação por Satélite

As alocações de frequência para certas redes 5G apresentam sobreposição com aquelas utilizadas pelos sistemas de comunicação por satélite de banda C. Podem surgir interferências potenciais quando as redes 5G operam na faixa de 3,3 a 3,6 GHz, que é próxima das frequências de recepção de satélite que abrangem 3,4 a 4,2 GHz. As estratégias de mitigação normalmente envolvem a implantação de conversores descendentes de bloco de baixo ruído e filtros de guia de onda.

Coexistência com Wi-Fi

A banda de 6 GHz é compartilhada pelas tecnologias 5G e Wi-Fi 6E, facilitando a utilização eficiente do espectro; no entanto, isto requer uma coordenação cuidadosa para evitar interferências. Tanto nos Estados Unidos como na União Europeia, estas tecnologias operam em condições não licenciadas, suportando os padrões NR-U e Wi-Fi 6E, respetivamente.

Percepção Pública

Os analistas observaram que os esforços de marketing para o 5G frequentemente exageram as suas capacidades reais. As preocupações recorrentes abrangem os benefícios limitados percebidos para os usuários, o alcance restrito dos sinais de ondas milimétricas (mmWave) e a prática de reclassificar os aprimoramentos tecnológicos não 5G como avanços 5G.

Uma pesquisa de 2020 conduzida pela McKinsey & A empresa revelou que as operadoras de telecomunicações identificaram um número limitado de casos de uso imediatamente lucrativos para 5G. As pesquisas com consumidores indicam atitudes variadas, caracterizadas pelo ceticismo em relação às afirmações de marketing e pela cobertura inconsistente nas implantações iniciais. Embora as associações industriais e os fornecedores de rede afirmem que o 5G facilita velocidades melhoradas e latência reduzida, os resultados reais dependem da implantação da infraestrutura e do espectro disponível. Contrariamente ao entusiasmo inicial em torno do seu potencial, inúmeras empresas envolvidas nos esforços de implementação enfrentaram desafios práticos, uma vez que os utilizadores não demonstraram um grande desejo de atualizar para a tecnologia. Cinco anos após o lançamento, uma proporção significativa de usuários ainda não adotou o novo padrão.

Desinformação

Alegações relacionadas à saúde

A apreensão do público em relação aos efeitos potenciais dos sinais sem fio existia antes do advento da tecnologia 5G. Preocupações comparáveis ​​foram articuladas em relação aos padrões anteriores de comunicação móvel durante as décadas de 1990 e 2000. Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) afirmam que "a exposição a quantidades intensas e diretas de radiação não ionizante pode resultar em danos aos tecidos devido ao calor. Isso é incomum e é principalmente uma preocupação no local de trabalho para aqueles que trabalham com grandes fontes de radiação não ionizante."

Certos críticos afirmam que os atuais limites de exposição são excessivamente permissivos ou indevidamente influenciados pelos esforços de lobby da indústria. As afirmações que ligam a utilização de redes móveis 5G ao cancro carecem de fundamentação em provas científicas.

Várias publicações apresentaram afirmações não fundamentadas relativamente às implicações da tecnologia sem fios para a saúde. Por exemplo, um livro de autoria de Joseph Mercola postulou conexões entre a exposição sem fio e condições como TDAH, doenças cardíacas e câncer no cérebro. Posteriormente, Mercola enfrentou críticas por disseminar desinformação durante a pandemia de COVID-19 e recebeu um aviso da Food and Drug Administration (FDA) por comercializar tratamentos não aprovados para COVID-19.

Conforme relatado pelo The New York Times, a controvérsia em torno dos efeitos do 5G na saúde resultou parcialmente de um relatório não publicado de 2000 do físico Bill P. Curry, preparado para o Conselho Escolar do Condado de Broward. Este relatório concluiu erroneamente que as microondas de frequência mais alta são absorvidas mais profundamente pelo tecido cerebral. Análises subsequentes demonstraram que esta conclusão surgiu de uma interpretação errada dos resultados da investigação in vitro. Especialistas esclareceram que as frequências de ondas milimétricas empregadas pela tecnologia 5G são incapazes de penetrar na pele humana ou atingir órgãos internos.

Em um artigo de 2019, o jornal mencionado documentou que a RT America divulgou afirmações conectando a tecnologia 5G a várias doenças, incluindo câncer no cérebro, infertilidade e doença de Alzheimer. A rede transmitiu vários programas apresentando essas afirmações em 2019, que foram posteriormente referenciados por vários blogs e sites.

Durante 2019, várias cidades, incluindo Bruxelas e Genebra, suspenderam temporariamente as implantações de 5G enquanto aguardavam avaliações abrangentes de radiação. A Associação Suíça de Telecomunicações afirmou posteriormente que os estudos existentes não indicaram quaisquer efeitos adversos à saúde atribuíveis à exposição 5G.

Discussões comparáveis ocorreram na Holanda, nos Estados Unidos e no Reino Unido, levando algumas autoridades municipais a adiar brevemente implantações ou emitir avisos de cautela.

A Food and Drug Administration afirma que os atuais limites de exposição para energia de radiofrequência emitida por celulares são adequados para proteger a saúde pública.

Embora os campos eletromagnéticos de baixo nível (CEM) podem induzir efeitos biológicos mensuráveis na flora e na fauna, a investigação científica permanece inconclusiva relativamente aos seus potenciais riscos para a saúde humana. Uma meta-análise realizada em 2019 determinou que, apesar de numerosos estudos in vitro e in vivo que detectaram respostas biológicas à exposição à radiofrequência, as evidências colectivas não estabeleceram definitivamente os riscos para a saúde associados.

Teorias da conspiração sobre a COVID-19

A introdução da tecnologia 5G coincidiu com o início da pandemia da COVID-19, catalisando assim o surgimento de teorias da conspiração que alegavam uma ligação entre o 5G e a crise de saúde global.

A propagação destas afirmações instigou ataques incendiários contra torres de telecomunicações em várias regiões europeias, nomeadamente nos Países Baixos, no Reino Unido e na Itália. Só no Reino Unido, os relatórios indicaram que um mínimo de 61 postes móveis foram vítimas de incêndio criminoso.

Nas fases iniciais da pandemia, os manifestantes australianos anti-confinamento exibiram sinalização contrária à tecnologia 5G, ligando-se posteriormente a organizações conspiratórias mais extensas. Esta teoria da conspiração se manifesta principalmente em duas versões distintas:

1. A primeira iteração postula que a radiação 5G compromete o sistema imunológico humano, aumentando assim a suscetibilidade ao SARS-CoV-2, o agente etiológico da COVID-19.
2. A segunda versão afirma que o 5G causa diretamente a COVID-19. Alguns proponentes sugerem que a pandemia serviu para ocultar problemas atribuídos ao 5G, enquanto outros afirmam que a COVID-19 teve origem em Wuhan, uma cidade proeminente na implantação inicial da infraestrutura 5G.

Estratégias de marketing para tecnologias pré-5G

A promoção de serviços não 5G abrange a publicidade de redes 4G avançadas posicionadas como precursoras ou equivalentes do 5G. Várias operadoras de redes móveis empregaram terminologia que implica capacidades 5G ao comercializar suas tecnologias 4G aprimoradas. Esses serviços, ocasionalmente rotulados pelos provedores como “pré-5G” ou “prontos para 5G”, aproveitaram funcionalidades LTE Advanced Pro, como 4×4 MIMO, para atingir taxas de transferência de dados elevadas. No entanto, estas ofertas não conseguiram satisfazer os critérios oficiais 5G estabelecidos pelo 3GPP.

Uma ilustração proeminente desta prática foi a "5G Evolution", lançada pela AT&T em 2017 para promover velocidades aceleradas utilizando a sua infra-estrutura LTE Advanced Pro existente. Uma declaração da AT&T desse período caracterizou-o como “um elemento fundamental para a nossa progressão para 5G enquanto os padrões 5G estão sendo finalizados”. Uma publicação centrada na tecnologia indicou que tal marca era propensa a gerar confusão nos consumidores, uma vez que a rede não incorporava tecnologia 5G genuína.

Em 2024, a implantação do 5G tinha sofrido uma expansão significativa, mas as redes 4G mantiveram uma utilização generalizada. Numerosos países desenvolvidos relataram cobertura de rede LTE para mais de 90% de suas populações. Nos Estados Unidos, os prestadores de serviços móveis persistiram em oferecer planos 4G a tarifas mais económicas em comparação com os planos 5G. Os planos 5G padrão para níveis de dados premium normalmente incorrem em um custo mensal de aproximadamente US$ 85.

Notas

Referências

Karipidis, Ken; Companheiro, Rohan; Urbano, David; Tinker, Rick; Madeira, Andrew (julho de 2023). "Redes móveis 5G e saúde - uma revisão do estado da ciência da pesquisa em campos de RF de baixo nível acima de 6 GHz." Journal of Exposure Science & Epidemiologia Ambiental. 31 (4): 585–605. doi:10.1038/s41370-021-00297-6. PMC 8263336. PMID 33727687.

• Karipidis, Ken; Companheiro, Rohan; Urbano, David; Tinker, Rick; Madeira, Andrew (julho de 2023). "Redes móveis 5G e saúde - uma revisão do estado da ciência da pesquisa em campos de RF de baixo nível acima de 6 GHz". Journal of Exposure Science & Epidemiologia Ambiental. 31 (4): 585–605. doi:10.1038/s41370-021-00297-6. PMC 8263336. PMID 33727687.
  • Mídia relacionada ao 5G no Wikimedia Commons
  • Conceitos de múltiplas antenas na tecnologia 5G