O futuro das telecomunicações: perspectivas de inovações para o setor

Por Luciano Leonel Mendes, Poliane Aires Teixeira e Fuad Abinader

O Dia Mundial das Telecomunicações, celebrado em 17 de maio, nos lembra do poder transformador da conectividade na sociedade moderna, ao permitir que pessoas, comunidades e empresas se comuniquem e se conectem instantaneamente em todo o mundo. Por meio da evolução da tecnologia e da infraestrutura de redes, como 5G e futuramente 6G, o potencial da conectividade é ampliado, sobretudo para a indústria. A Embrapii aposta nesse amanhã com dois Centros de Competência, especializados em tecnologia e infraestrutura de conectividade 5G e 6G, e em Open RAN, para desempenharem um papel fundamental no desenvolvimento dessas tecnologias aplicadas na indústria. Com a colaboração entre empresas, startups e instituições de pesquisa de excelência, esses Centros não apenas aprimoram a conectividade, mas também capacitam e formam recursos humanos qualificados. Dessa forma, enfrentaremos desafios tecnológicos para auxiliar a indústria no aumento da eficiência, na produtividade e na competitividade global das empresas brasileiras. Estamos preparando o terreno para uma nova era de conectividade e inovação industrial.

Os sistemas de comunicação móvel celular já evoluíram através de cinco gerações distintas. A quinta geração (5G) de comunicação móvel celular, utilizada hoje, foi oficialmente introduzida no mercado em 2020, utilizando as faixas de sub-6 GHz e ondas milimétricas (mmWave).

Atualmente, há aplicações e serviços que demandam um desempenho de comunicação superior às capacidades da rede 5G, incluindo cobertura em áreas remotas, altas taxas de transmissão, latência extremamente baixa, conexões densamente integradas, posicionamento de alta precisão, conectividade confiável e segura, baixo consumo de energia e alta eficiência energética, além de inteligência onipresente.

Diante desse cenário, pesquisadores já estão direcionando seus estudos para a futura rede de comunicação, para atender às demandas de serviços projetados para a década de 2030. Hoje, os avanços mais significativos em redes móveis visam acomodar um aumento exponencial no tráfego e na necessidade por conectividade. No entanto, as diretrizes para as redes 6G são ainda mais ambiciosas, ao buscar introduzir funcionalidades inovadoras que superam as expectativas estabelecidas pelo IMT-2020 (International Mobile Telecommunications-2020).

As premissas para o desenvolvimento das redes 6G incluem um estudo detalhado das comunicações marítimas globais e das comunicações por satélite em regiões de alta latitude para garantir uma cobertura abrangente em áreas remotas. Além disso, o consumo de energia é uma preocupação para muitas aplicações, tornando necessário reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência energética da rede.

As projeções indicam uma transformação em direção a uma sociedade altamente digitalizada e inteligente. Esta evolução é impulsionada por avanços tecnológicos que permitem a manipulação massiva de dados em tempo real e uma conectividade contínua e ilimitada. A sociedade evolui para uma realidade em que todos os aspectos do cotidiano são sustentados por redes totalmente sem fio disponíveis em todos os lugares e a qualquer momento.

Perspectivas tecnológicas

A chegada das redes 6G promete mudar uma série de aplicações tecnológicas a partir de sua capacidade superior em termos de taxas de transmissão, conectividade, latência, confiabilidade, posicionamento, integração inteligente, entre outros.

Entre as aplicações mais promissoras, a telepresença holográfica se destaca ao permitir interações realistas em tempo real. Essa tecnologia possibilita que pessoas participem de reuniões e eventos como hologramas, ao criar a sensação de presença física a distância. Outra aplicação relevante é o veículo aéreo não tripulado que necessita de transmissão imediata de comandos de controle e recebimento de vídeo e dados sensoriais para garantir operações eficientes e seguras. Adicionalmente, a interação humana com ambientes digitais pode ser facilitada tanto pela realidade estendida quanto pelo metaverso.

A realidade estendida, que engloba realidade virtual, aumentada e mista, oferece experiências imersivas e interativas fundamentais para uma variedade de aplicações, desde entretenimento até simulações para treinamento. Por outro lado, o metaverso é conceituado como um espaço virtual coletivo, persistente e escalável que coexiste com o mundo físico. Dentro deste ambiente, os usuários podem interagir, explorar e se engajar em uma diversidade de atividades sociais, econômicas e de entretenimento em ambientes 3D imersivos.

Já o Smart Grid 2.0 representa as redes inteligentes de próxima geração, capazes de gerenciar a distribuição de energia de forma mais eficiente, integrar fontes renováveis e responder dinamicamente às flutuações de demanda e oferta de energia. E a Internet Tátil possibilita que os usuários interajam com objetos virtuais de maneira tangível, abrindo novos caminhos para a educação, saúde e comércio eletrônico.

Por fim, a Indústria 5.0 promove a colaboração entre humanos e máquinas por meio de redes robustas que facilitam a coleta e análise de dados em tempo real, automação inteligente e processos de produção flexíveis, apoiando a evolução da Internet de Tudo (IoE, Internet of Everything). A IoE integra dispositivos conectados, pessoas, processos e dados em uma rede mais ampla e unificada.

Em compasso com essas tendências, vem sendo desenvolvido um conjunto de tecnologias habilitadoras para a abertura e desagregação das redes móveis conhecido como Open RAN – sigla em inglês para rede de acesso por rádio (RAN) aberta. O objetivo é permitir a combinação de soluções tecnológicas de fornecedores distintos, a partir de especificações abertas de componentes e interfaces – o que traz flexibilidade, potencializa a independência e abre caminho para a introdução mais rápida de inovações.

Na RAN tradicional, os dados trafegam do terminal celular para a estação radiobase (ERB) a qual está conectado. A ERB, por sua vez, encaminha o tráfego de dados para o núcleo de rede, responsável pela gerência do acesso e pela comunicação com as aplicações na internet. As redes 5G introduziram habilitadores para inovações como a subdivisão da RAN em unidade centralizada, para gestão de controle e cessões de usuário; unidade distribuída, para processamento de software e banda de rádio, e a unidade de rádio, contendo o hardware associado ao processamento de banda base.

Essa estrutura desagregada permite uma rede mais adaptável e otimizada, viabilizando a interoperabilidade com o uso de equipamentos de diferentes fornecedores na mesma rede – o que não acontece na RAN tradicional. Além disso, traz um grande impulso na adoção massiva de computação em nuvem, ao proporcionar melhorias na capacidade da rede, no aumento da sua eficiência e segurança.

Além dos benefícios de flexibilidade, interoperabilidade entre componentes e independência de fornecedores, a adoção dos padrões Open RAN na construção e operação de redes móveis amplia a possibilidade de aplicação massiva de virtualização, bem como da aplicação de recursos de Machine Learning para otimização, automação e orquestração da rede. Outro benefício importante é a maior facilidade para inovações, a partir do uso de interfaces abertas e componentes desagregados. E ainda a diminuição dos custos dos serviços de telecomunicações, em função da redução dos investimentos em equipamentos e da operação das redes móveis.

Com isso, tanto as grandes operadoras móveis como as de menor porte serão beneficiadas e, por meio dessa tecnologia, poderão ajudar a disseminar os serviços de telecom para camadas da população ainda não atendidas. A expectativa é que, com a redução dos custos desses serviços, mais pessoas tenham acesso a eles no Brasil e em todo o mundo.

Aposta no futuro

Atualmente, a pesquisa da rede 6G encontra-se em sua fase inicial e diversos países e organizações de padronização ao redor do mundo já anunciaram seus planos para o desenvolvimento dessa tecnologia. O Brasil tem implementado várias iniciativas para se posicionar estrategicamente diante desses futuros avanços tecnológicos. Isso inclui tanto o desenvolvimento e expansão das redes de telecomunicações 5G, quanto a preparação para a transição para os sistemas 6G.

Neste cenário, o Instituto Nacional de Telecomunicações (Inatel) e o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações (CPQD) são reconhecidos como Centros de Competência Embrapii. Ambos irão desenvolver conhecimento e estabelecer referências em pesquisas sobre tecnologias avançadas, cujo desenvolvimento é fundamental e estratégico para consolidar a posição do país na economia global.

O xGMobile – Centro de Competência Embrapii Inatel em Redes 5G e 6G tem como objetivo tornar-se líder em pesquisa, desenvolvimento e inovação, concentrando-se nas tecnologias 5G e na exploração e avanço das futuras redes 6G. Além disso, o Centro se empenha em capacitar profissionais na área de redes de comunicações móveis, ao oferecer programas de formação em níveis de especialização.

Por meio de associações tecnológicas, o xGMobile facilita a formação de alianças estratégicas que reúnem empresas, centros de pesquisa, universidades e outras entidades importantes para o ecossistema das redes móveis, todos interessados em colaborar na solução de desafios de conectividade móvel em diversos cenários e verticais. A interação entre empresas do ecossistema de comunicações móveis e startups também é uma prioridade. Essa parceria permite que as empresas compartilhem suas necessidades específicas, enquanto as startups apresentam suas soluções e competências. Adicionalmente às suas atividades, o xGMobile disponibiliza aos seus parceiros uma infraestrutura moderna, projetada para atender às futuras demandas do setor, e conta com uma equipe de profissionais altamente qualificados e experientes em sua área de atuação.

Já o CPQD, credenciado como Centro de Competência Embrapii em Open RAN, atua nessa área desde 2018. Em outubro, inaugurou um novo espaço voltado à pesquisa, desenvolvimento e inovação na área de conectividade: o Núcleo de Evolução Tecnológica. Ele abriga laboratórios e ambientes integrados que dão suporte a diversos projetos de ponta em Open RAN. Um dos destaques do Núcleo é a implantação de uma rede privativa 5G Open RAN que cobre todo o Pólis de Tecnologia, em Campinas, onde o CPQD está instalado. Essa infraestrutura está sendo usada como base em projetos já em desenvolvimento e é um dos espaços para a realização de testes de interoperabilidade e customização de soluções Open RAN para o mercado brasileiro.

O Centro de Competência Embrapii em Open RAN atua baseado em quatro pilares. Um deles é o de desenvolvimento de competências tecnológicas em pesquisa, desenvolvimento e inovação, que inclui a instalação do Laboratório Nacional Open RAN, a automação e orquestração de redes Open RAN em vários cenários e o desenvolvimento de componentes Open RAN destinados a atender demandas específicas do ecossistema brasileiro. Os outros pilares são a formação e capacitação de recursos humanos em Open RAN, inclusive no modelo de residência tecnológica; a atração e criação de startups para atuação nessa área; e a associação tecnológica, voltada à difusão do conhecimento, cooperação e a criação de redes-piloto em ambientes relevantes.

Assim, o Brasil não apenas segue as tendências globais, mas também contribui na definição de padrões e práticas futuras na indústria de telecomunicações, garantindo uma posição de destaque no cenário tecnológico internacional.

A figura a seguir ilustra algumas das aplicações abordadas para o desenvolvimento e implementação das futuras redes de comunicação.

* Luciano Leonel Mendes é coordenador do Centro de Competência Embrapii em Tecnologia e Infraestrutura de conectividade 5G e 6G

*Poliane Aires Teixeira é pesquisadora do Centro de Competência Embrapii em Tecnologia e Infraestrutura de conectividade 5G e 6G

* Fuad Abinader é coordenador do Centro de Competência Embrapii em Open RAN