Revisar literatura recomendada
21/02/2025
Cómo la Tecnología 5G Está Revolucionando la Industria Moderna
No estamos lejos de ver, como la llegada de la tecnología 5G está transformando la manera en que las industrias operan, permitiendo una conectividad más rápida, estable y segura. Gracias a su capacidad de ofrecer altas velocidades de transmisión, baja latencia y mayor densidad de dispositivos conectados, esta tecnología se ha convertido en la base de la digitalización industrial. Su implementación en entornos productivos, logísticos y de automatización avanzada está optimizando la eficiencia operativa y facilitando el desarrollo de nuevas aplicaciones tecnológicas.
De igual manera, las redes privadas 5G están cobrando una importancia decisiva para el desarrollo de la Industria 4.0, ya que permiten a las empresas gestionar su conectividad de forma autónoma, garantizando seguridad, disponibilidad y control total sobre sus redes. Su capacidad de adaptación a diversas necesidades industriales, desde la automatización de fábricas hasta la monitorización en tiempo real de procesos, está acelerando la transición hacia un entorno de producción inteligente y altamente interconectado.
Así mismo, la expansión del Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things) ha encontrado en la tecnología 5G un aliado estratégico para mejorar la conectividad de dispositivos en distintos sectores. Desde sensores industriales hasta sistemas de control remoto, la combinación de IoT y 5G está impulsando soluciones innovadoras en logística, manufactura y salud. Su implementación no solo permite una mayor automatización, sino que también mejora la toma de decisiones basada en datos en tiempo real.
Redes 5G en la Industria: Impacto en la Manufactura y la Digitalización
La industria moderna está atravesando una transformación radical con la adopción de tecnologías avanzadas de comunicación. Entre ellas, la 5G se posiciona como un pilar fundamental, proporcionando conectividad de alta velocidad, baja latencia y una infraestructura más flexible para aplicaciones industriales. Su implementación en sistemas ciberfísicos industriales (CPS) promete revolucionar la manufactura, la automatización y la digitalización en diversos sectores.
El despliegue de redes 5G habilita nuevas formas de interacción entre máquinas, sensores y sistemas inteligentes, permitiendo operaciones más eficientes y seguras. En particular, tecnologías como la segmentación de red (network slicing), la computación en el borde de múltiple acceso (MEC, Multi-access Edge Computing) y la integración con redes sensibles al tiempo (TSN, Time-Sensitive Networking) están transformando la manera en que las industrias gestionan la comunicación y el procesamiento de datos. No obstante, a pesar de su potencial, la adopción de la 5G en entornos industriales enfrenta desafíos significativos, incluyendo la interoperabilidad con tecnologías existentes y la necesidad de estándares más robustos. Por lo tanto, es necesario explorar en detalle los diferentes modelos de despliegue de la tecnología 5G en entornos industriales, sus ventajas y los retos que aún deben superarse para su adopción a gran escala.
Evolución de la Arquitectura 5G y sus Opciones de Implementación
Podemos estar seguros, que la tecnología 5G ha revolucionado las telecomunicaciones, proporcionando mayor velocidad y menor latencia en comparación con generaciones anteriores. Inicialmente, el 5G se implementó junto con la red de acceso por radio y el núcleo de evolución a largo plazo, lo que permitió la integración de la nueva tecnología sin reemplazar por completo la infraestructura existente. Posteriormente, se introdujo una arquitectura independiente que permite la conexión directa con el núcleo de 5G, lo que facilita la virtualización y la gestión flexible de los servicios (3GPP, 2022).
Para comprender cómo la tecnología 5G logra mayores velocidades de transmisión de datos, es esencial analizar las innovaciones técnicas que la sustentan. En primer lugar, el uso de ondas milimétricas permite transmitir datos a frecuencias más altas, lo que incrementa significativamente la capacidad de la red. Por ejemplo, mientras las redes 4G operan en frecuencias inferiores a 6 GHz, la 5G utiliza bandas que pueden superar los 24 GHz, permitiendo velocidades de hasta 10 Gbps. Además, la implementación de Multiple-Input Multiple-Output Masivo (mMIMO, Massive Multiple-Input Multiple-Output) emplea múltiples antenas en las estaciones base para enviar y recibir más datos simultáneamente, mejorando la eficiencia espectral y aumentando la velocidad de transmisión (BBVA, 2019; Wikipedia, 2025).
Asimismo, la reducción de la latencia en 5G se logra mediante varias técnicas avanzadas. La utilización de Segmentación de Red (Network Slicing) permite crear redes virtuales dedicadas para diferentes aplicaciones, optimizando los recursos y garantizando una latencia mínima para servicios críticos. Por ejemplo, en aplicaciones de telemedicina o vehículos autónomos, donde una respuesta inmediata es vital, esta segmentación asegura comunicaciones más rápidas y fiables. Además, la Computación en el Borde (Edge Computing) acerca el procesamiento de datos al usuario final, disminuyendo el tiempo que tardan los datos en viajar desde el dispositivo hasta el servidor y viceversa, lo que resulta en una latencia significativamente menor (El País, 2025; Schneider Electric, 2025).
Inicialmente, la implementación de 5G se realizó sobre la infraestructura existente de 4G, utilizando una arquitectura no independiente (NSA, Non-Standalone). En este enfoque, la red de acceso por radio 5G se conecta al núcleo de Evolución a Largo Plazo (LTE, Long-Term Evolution) de 4G, lo que facilita una transición gradual y una cobertura más amplia en las etapas tempranas del despliegue. Sin embargo, esta configuración depende en gran medida del núcleo 4G para la gestión del control y la señalización, limitando algunas de las capacidades avanzadas que 5G puede ofrecer (Wikipedia, 2025).
Posteriormente, con el desarrollo de la arquitectura independiente (SA, Standalone), 5G opera con su propio núcleo dedicado, sin depender de la infraestructura 4G. Esta configuración permite aprovechar al máximo las capacidades de 5G, incluyendo una menor latencia, mayor eficiencia y la posibilidad de implementar funciones avanzadas como Segmentación de Red y una mejor integración con tecnologías emergentes. Por ejemplo, en entornos industriales, la arquitectura independiente, SA, facilita la creación de redes privadas 5G, optimizadas para aplicaciones específicas como la automatización avanzada y el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things) (El País, 2025).
En el contexto de aplicaciones prácticas, la tecnología 5G ha demostrado ser transformadora en diversos sectores. Por ejemplo, en el ámbito de la salud, permite la realización de cirugías remotas gracias a su alta velocidad y baja latencia, asegurando comunicaciones en tiempo real entre el cirujano y el equipo médico en otra ubicación. En el sector del transporte, 5G facilita la comunicación entre vehículos y la infraestructura vial, mejorando la seguridad y eficiencia del tráfico. Además, en el entretenimiento, la realidad virtual y aumentada se benefician de las altas velocidades y la capacidad de respuesta inmediata que ofrece 5G, proporcionando experiencias más inmersivas y fluidas para los usuarios (Movistar, 2023; T-Mobile, 2023).
Arquitectura del Núcleo Independiente 5G
Así, la arquitectura 5G independiente se muestra en la Figura 2, donde las funciones del núcleo se dividen en plano de control y plano de usuario, permitiendo escalabilidad y flexibilidad en la topología de despliegue. El plano de control maneja la señalización y la asignación de recursos para los dispositivos de usuario, mientras que el plano de usuario transporta el tráfico de datos. La red de acceso comprende los dispositivos de usuario y la estación base de nueva generación.
Figura 2. Arquitectura del sistema de referencia de puntos en 5G independiente. Los números N# indican interfaces punto a punto entre los elementos de la red. Y2 es una interfaz de acceso no confiable no perteneciente a 3GPP, y Uu es una interfaz inalámbrica hacia los dispositivos de usuario. Terminología y acrónimos: Control Plane – Plano de control. User Plane – Plano de usuario. 5G Core Network – Red central 5G. NSSF, (Network Slice Selection Function) – Función de selección de segmentación de red. AUSF, (Authentication Server Function) – Función de servidor de autenticación. UDM, (Unified Data Management Function) – Función de gestión unificada de datos. SMF, (Session Management Function) – Función de gestión de sesión. N3iWF, (Non-3GPP Interworking Function) – Función de interoperabilidad no-3GPP. NWDAF, (Network Data Analytics Function) – Función de análisis de datos de red. AMF, (Access and Mobility Management Function) – Función de gestión de acceso y movilidad. gNB, (gNodeB) – Nodo g de acceso 5G. PCF, (Policy Control Function) – Función de control de políticas. AF, (Application Function) – Función de aplicación. NEF, (Network Exposure Function) – Función de exposición de red. AP, (Access Point) – Punto de acceso. UE, (User Equipment) – Equipo de usuario.
Luego, el plano de control incluye funciones como la gestión de acceso y movilidad, la administración de sesiones y el control de políticas, mientras que el plano de usuario se encarga del enrutamiento y reenvío de paquetes, aplicando políticas de calidad de servicio y garantizando una comunicación eficiente y segura. Además, la función de selección de segmentos de red proporciona información sobre la configuración adecuada para cada usuario (3GPP, 2022).
En primer lugar, la arquitectura 5G independiente (SA, Standalone) se caracteriza por operar sin depender de infraestructuras 4G LTE preexistentes. Esta configuración permite desplegar una red central (core) 5G completamente nueva, optimizada para ofrecer velocidades de datos más altas, menor latencia y una capacidad de red significativamente mejorada. Además, la arquitectura SA facilita la implementación de funciones avanzadas como la segmentación de red (network slicing) y la computación en el borde móvil (MEC, Mobile Edge Computing), esenciales para aplicaciones industriales y de IoT (T-Mobile, 2024).
Por otro lado, en el plano de control del núcleo 5G independiente, se gestionan funciones críticas como la autenticación de dispositivos, la gestión de movilidad y el establecimiento de sesiones. La Función de Gestión de Acceso y Movilidad (AMF, Access and Mobility Management Function) es responsable de la conexión inicial y la movilidad del dispositivo, mientras que la Función de Gestión de Sesiones (SMF, Session Management Function) se encarga de establecer, modificar y finalizar las sesiones de datos. Estas funciones trabajan en conjunto para asegurar que los dispositivos se conecten de manera eficiente y segura a la red, manteniendo la calidad del servicio y la continuidad de la conexión (VIAVI Solutions, 2024).
Asimismo, en el plano de usuario, la Función de Plano de Usuario (UPF, User Plane Function) es la encargada de manejar el tráfico de datos que fluye entre los dispositivos de usuario y las redes externas, como Internet. La UPF se ocupa del enrutamiento y reenvío de paquetes, la aplicación de políticas de calidad de servicio (QoS, Quality of Service) y la gestión de la carga útil de los datos. Esta separación entre el plano de control y el plano de usuario permite una mayor flexibilidad y eficiencia en la gestión del tráfico, optimizando el rendimiento de la red y facilitando la implementación de servicios avanzados (Digi International, 2024).
Además, en el contexto industrial, la 5G independiente permite la creación de redes privadas dedicadas, lo que garantiza una comunicación inalámbrica robusta y de baja latencia entre máquinas y sistemas. Por ejemplo, en una planta de fabricación, la 5G puede habilitar el monitoreo en tiempo real de equipos y procesos, facilitando el mantenimiento predictivo y mejorando la eficiencia operativa. Asimismo, la alta densidad de conexiones que soporta la 5G es ideal para entornos industriales con una gran cantidad de dispositivos IoT, permitiendo una gestión más efectiva y una mayor automatización de procesos (Phoenix Contact, 2024).
Por último, un ejemplo práctico de la aplicación del 5G independiente en la industria es el proyecto POLEA LAB en Burgos, España. Este laboratorio, inaugurado en enero de 2025, se centra en el desarrollo y prueba de soluciones avanzadas como exoesqueletos y cobots (robots colaborativos) conectados a través de redes 5G. Estas tecnologías permiten mejorar la ergonomía y la eficiencia en entornos de producción, demostrando el potencial del 5G para transformar la industria manufacturera (Cadena SER, 2025).
En consecuencia, la arquitectura del núcleo 5G se basa en un marco orientado a servicios que permite la interoperabilidad entre elementos del sistema. Esto posibilita diferentes escenarios de aplicación mediante opciones flexibles de configuración y despliegue. Por ejemplo, en entornos industriales, el uso de redes no públicas puede ser más apropiado para garantizar control preciso y comunicación en tiempo real. La opción de redes privadas también ofrece ventajas en términos de seguridad y escalabilidad, ya que los recursos pueden gestionarse localmente (Ordoñez-Lucena et al., 2019).
Opciones de Despliegue de Redes Privadas 5G
En lo que atañe al funcionamiento de la red 5G, este depende del espectro de frecuencia utilizado, con tres opciones disponibles para redes privadas: espectro licenciado, espectro no licenciado y espectro licenciado compartido. El espectro licenciado puede ser arrendado de un operador de red móvil o asignado por autoridades regulatorias. Además, el estándar 3GPP permite la operación de la interfaz 5G en espectro no licenciado en bandas de 5 GHz y 6 GHz, con mejoras para comunicaciones de ultra confiabilidad y baja latencia. Asimismo, el espectro compartido permite el acceso dinámico y coordinado a recursos licenciados, bajo un conjunto de regulaciones preestablecidas (Aijaz, 2020).
De igual manera, las redes privadas 5G son infraestructuras de telecomunicaciones dedicadas que ofrecen conectividad inalámbrica avanzada a organizaciones específicas. Estas redes proporcionan alta velocidad de transmisión de datos, baja latencia y una capacidad masiva de dispositivos conectados, lo que las hace ideales para aplicaciones industriales. Además, permiten un control total sobre la red, garantizando seguridad y personalización según las necesidades de la empresa. Por ejemplo, en el sector manufacturero, una red privada 5G puede conectar máquinas y sistemas de control, facilitando la automatización y el monitoreo en tiempo real. Esto mejora la eficiencia operativa y reduce tiempos de inactividad (Sistelec, 2025).
Asimismo, el espectro de frecuencia licenciado es asignado exclusivamente a un operador o entidad, ofreciendo control total y protección contra interferencias. Por ejemplo, una empresa puede adquirir una licencia para operar su red privada en una banda específica, asegurando un rendimiento óptimo y predecible (GSMA, 2016).
En contraste, el espectro no licenciado está disponible para cualquier usuario que cumpla con ciertas regulaciones técnicas, pero sin protección contra interferencias. Un ejemplo es el uso de la banda de 5 GHz, donde múltiples dispositivos pueden operar, pero existe el riesgo de congestión e interferencia, lo que puede afectar el rendimiento de la red (Dynamic Spectrum Alliance, 2021).
Además, el espectro licenciado compartido permite que múltiples usuarios accedan a las mismas frecuencias bajo acuerdos específicos o mediante sistemas de gestión dinámica del espectro. Por ejemplo, en Estados Unidos, la banda de 3.5 GHz, conocida como Citizens Broadband Radio Service (CBRS), permite que diferentes entidades utilicen el espectro de manera coordinada, facilitando la implementación de redes privadas 5G sin necesidad de adquirir licencias exclusivas (GSMA, 2019).
En el contexto industrial, las redes privadas 5G ofrecen soluciones avanzadas para la automatización y el control de procesos. Por ejemplo, en una planta de fabricación, una red 5G privada puede conectar robots autónomos, sistemas de monitoreo y equipos de realidad aumentada, permitiendo operaciones más eficientes y seguras. Además, la baja latencia y alta confiabilidad de estas redes son necesarias para aplicaciones en tiempo real, como el control remoto de maquinaria pesada o la supervisión de procesos críticos (Phoenix Contact, 2025).
En la Figura 3 se presentan diferentes opciones de despliegue de redes no públicas 5G, incluyendo la separación de planos de control y usuario detallada en la Figura 2. La flexibilidad de la arquitectura 5G independiente permite diversas configuraciones de red, adaptadas a distintos requisitos industriales. Además, cada opción de despliegue puede integrar capacidades de computación en el borde para optimizar el procesamiento de datos y la latencia del sistema (5G-ACIA, 2019).
Figura 3. Opciones de despliegue de redes no públicas 5G. Una arquitectura detallada de los componentes del sistema 5G se presenta en la Figura 2. Los componentes e interfaces de la red para el despliegue en campus se muestran en azul, mientras que los componentes e interfaces de la red pública se representan en naranja. Terminología y acrónimos: Public Network – Red pública. End devices – Dispositivos finales. Private freq. – Frecuencia privada. gNB, (gNodeB) – Nodo g de acceso 5G. MEC, (Multi-Access Edge Computing) – Computación en el borde de acceso múltiple. 5G Core Control Plane – Plano de control de la red central 5G. UPF, User Plane Function – Función de procesamiento de usuario. GW, (Gateway) – Puerta de enlace. MNO freq. – (Mobile Network Operator Frequency) – Frecuencia de operador de red móvil. (a) Isolated deployment – (a) Despliegue aislado. (b) Cloud native SA NPN – Standalone Non-Public Network – Red no pública autónoma basada en la nube. (c) Shared access network – (c) Red de acceso compartido. (d) Shared access network and control plane – (d) Red de acceso compartido y plano de control. (e) Hosted by the public network operator – (e) Hospedado por el operador de red pública. (f) Cloud native PNI-NPN, (Public Network Integrated Non-Public Network) hosted by the public network operator – Red no pública integrada hospedada por el operador de red pública.
De esta forma, la evolución de la arquitectura 5G ha permitido el desarrollo de redes más flexibles y escalables, adaptadas a las necesidades de distintas industrias. La implementación de redes privadas 5G ofrece múltiples beneficios en términos de seguridad, disponibilidad y gestión eficiente de recursos. A medida que avanza la estandarización de 5G, es esencial continuar explorando nuevas configuraciones para mejorar la eficiencia y el rendimiento de estas redes en entornos empresariales e industriales (Mahmood et al., 2022).
Redes No Públicas en 5G: Implementación y Beneficios
Junto con esto, el despliegue aislado de redes privadas, también conocido como red privada o red de campus, se define formalmente como una red no pública (NPN, Non-Public Network) según las especificaciones del 3GPP. Estas redes pueden clasificarse en NPN autónomas (SA NPN, Standalone Non-Public Network) o en NPN integradas con redes públicas (PNI-NPN, Public Network Integrated Non-Public Network).
A la vez, las redes privadas 5G, también denominadas redes no públicas (NPN, Non-Public Network), son infraestructuras de comunicación diseñadas para uso exclusivo de una organización o entidad. Estas redes ofrecen conectividad inalámbrica de alta velocidad, baja latencia y mayor seguridad, adaptándose a las necesidades específicas de sectores como la industria, la salud y la logística. Un ejemplo práctico es su aplicación en fábricas inteligentes, donde permiten la comunicación en tiempo real entre máquinas y sistemas de control, optimizando procesos de producción y mantenimiento (3GPP, 2022).
De manera alternativa, el despliegue aislado de redes privadas 5G, conocido como red privada o red de campus, se refiere a la implementación de una NPN autónoma (SA NPN, Standalone Non-Public Network). En este modelo, la red opera de manera independiente sin depender de funciones proporcionadas por una red pública. Esta configuración es ideal para entornos que requieren un control total sobre su infraestructura de red, como instalaciones industriales que manejan datos sensibles y demandan alta confiabilidad en sus comunicaciones (Digi International, 2024).
Además, el despliegue de la red no pública integrada con redes públicas (PNI-NPN, Public Network Integrated Non-Public Network) implica una colaboración entre la red privada y una red pública. En este esquema, ciertas funciones de la red privada se integran con la infraestructura de un operador público, permitiendo una mayor flexibilidad y cobertura. Por ejemplo, en un puerto marítimo, una PNI-NPN puede facilitar la coordinación entre operaciones internas y servicios externos, mejorando la eficiencia logística y la seguridad (3GPP, 2022).
Asimismo, las redes NPN autónomas (SA NPN, Standalone Non-Public Network) se caracterizan por su independencia total de las redes públicas, ofreciendo un control completo sobre todos los aspectos de la red, desde la gestión del espectro hasta la seguridad de los datos. Esta autonomía es determinante en sectores como la energía, donde las plantas de generación requieren comunicaciones robustas y seguras para monitorear y controlar sistemas críticos sin depender de infraestructuras externas (Digi International, 2024).
Finalmente, en el contexto industrial, las redes privadas 5G permiten la implementación de aplicaciones avanzadas como la realidad aumentada para asistencia en mantenimiento, vehículos autónomos para transporte interno y monitoreo en tiempo real de cadenas de suministro. Estas aplicaciones mejoran la eficiencia operativa, reducen costos y aumentan la flexibilidad en la producción. Por ejemplo, en una planta de fabricación de automóviles, los técnicos pueden utilizar gafas de realidad aumentada conectadas a la red 5G privada para recibir instrucciones en tiempo real durante el ensamblaje, mejorando la precisión y reduciendo errores (Digi International, 2024).
Implementación de las Redes No Públicas Autónomas (SA NPN
Además, una Red No Pública Autónoma, (SA NPN, Standalone Non-Public Network) es un despliegue privado de un sistema 5G (5GS, 5G System) que incluye los elementos de la red de acceso por radio (RAN, Radio Access Network) y la red central, donde el acceso a la infraestructura está restringido a dispositivos autorizados (ver Figura 3a).
Una red SA NPN se identifica mediante una combinación del identificador de red móvil terrestre pública (PLMN ID, Public Land Mobile Network Identifier) y un identificador de red (NID, Network Identifier). Una de las principales ventajas de este tipo de red es la seguridad de los datos, ya que se encuentra físicamente separada de la red pública. Adicionalmemte, la proximidad del servidor de aplicaciones reduce la latencia de la red, lo que mejora el soporte de servicios de comunicaciones ultra confiables y de baja latencia (uRLLC, Ultra-Reliable Low Latency Communication). Sin embargo, estas redes no permiten el roaming entre diferentes SA NPN. Asimismo, no se admiten interacciones como traspasos entre SA NPN, PNI-NPN, (Public Network Integrated Non-Public Network) y PLMN. No obstante, los dispositivos finales pueden contar con una doble suscripción para acceder a servicios desde una PLMN (Public Land Mobile Network). Adicionalmente, la conexión entre una SA NPN y una PLMN puede establecerse opcionalmente mediante un firewall (3rd Generation Partnership Project, 2022).
Mejoras de SA NPN para Despliegues de Anfitrión Neutral
Por otro lado, las mejoras en SA NPN para su implementación en anfitriones neutrales se presentan en la versión 17 del estándar 3GPP. En este caso, un equipo de usuario (UE, User Equipment) que esté suscrito a una PLMN (Public Land Mobile Network) u otra SA NPN puede ser configurado en modo de acceso para operar con una SA NPN (Standalone Non-Public Network) específica. El soporte de anfitriones neutrales se implementa en la SA NPN mediante la emisión de una indicación de que los intentos de registro de los UE que no estén explícitamente configurados con la SA NPN en cuestión son permitidos. Adicionalmente, un equipo de usuario, UE, puede tener múltiples suscripciones a SA NPN, pero el orden en el que debe intentar registrarse con una de ellas no está definido y depende de la implementación. Además, los servicios de emergencia son compatibles con el modo de acceso SA NPN (Ordonez-Lucena et al., 2019).
Aplicaciones Industriales de SA NPN
Asimismo, una SA NPN sigue siendo exclusiva para una organización, como un sitio industrial (por ejemplo, un almacén o una planta de producción), lo que permite una cobertura dedicada, control de red y disponibilidad de servicios personalizados (Aijaz, 2020). El número de estaciones base (BS, Base Station) puede escalarse según los requerimientos de capacidad y cobertura. Además, se puede habilitar la conectividad con el sistema de computación en el borde de la red (MEC, Multi-Access Edge Computing) para fines de almacenamiento y procesamiento de datos (ETSI, 2020). Una SA NPN puede implementarse de varias maneras, incluyendo un enfoque nativo en la nube, en el cual el plano de control, el plano de usuario y los servicios de computación en el borde se alojen en la nube (Figura 3b). Este modelo de implementación es adecuado para pequeñas empresas, ya que reduce los costos de capital y operativos. Aunque puede ser utilizado tanto en escenarios de un solo sitio como en múltiples sitios, resulta más beneficioso para empresas con varias ubicaciones. No obstante, puede no ser la mejor opción para organizaciones con altos requisitos de privacidad de datos, ya que el tráfico empresarial sale de las instalaciones en un enfoque nativo en la nube (5G-ACIA, 2019).
Por lo tanto, las redes no públicas (NPN, Non-Public Network) juegan un papel fundamental en el desarrollo de la industria 4.0 y en la digitalización de sectores clave, proporcionando seguridad, flexibilidad y eficiencia operativa. Con el avance en las versiones de los estándares 3GPP, se han introducido mejoras para facilitar la interoperabilidad y la integración con redes públicas. No obstante, las empresas deben evaluar sus requisitos de seguridad y latencia antes de optar por una implementación en la nube o en sitio. En el futuro, se espera que las NPN sigan evolucionando con nuevas funcionalidades que permitirán una integración más fluida con arquitecturas de computación en el borde y redes 5G avanzadas.
Opciones de Implementación de PNI-NPN en Redes Móviles
Una de las características clave son las opciones de implementación de la red PNI-NPN, (Public Network Integrated Non-Public Network), que combina elementos de la red celular pública con elementos instalados localmente en una red privada. En una red PNI-NPN, se puede crear opcionalmente un grupo de acceso cerrado (CAG, Closed Access Group) para permitir el acceso a la red solo a equipos de usuario autorizados (UEs, User Equipment). Esto ayuda a evitar la sobrecarga de los recursos de la red al restringir el acceso a usuarios autorizados únicamente (3GPP TS 22.261). Además, una celda de acceso cerrado, CAG, identificada por un ID de CAG es única dentro de una PLMN (Public Land Mobile Network). Asimismo, una PLMN es identificada por un ID de PLMN. Igualmente, una celda CAG puede tener uno o varios identificadores CAG por PLMN, lo que permite a un UE acceder a una celda CAG si está configurada con una lista de identificadores CAG permitidos.
Opciones de Implementación de la red PNI-NPN con Recursos de Red Pública
A continuación, se presentan las opciones de implementación de la red PNI-NPN que comparten recursos de la red pública.
Red de Acceso Compartido
Una opción de implementación para una red PNI-NPN, (Public Network Integrated Non-Public Network), consiste en compartir la red de acceso por radio (RAN, Radio Access Network) desplegada para una red pública con la red del núcleo NPN, como se sugiere en 3GPP TS 23.251 (Figura 3(c)). En esta implementación, a pesar del uso compartido de la RAN, todos los flujos de datos del NPN permanecen segregados dentro de los perímetros de las instalaciones, por ejemplo, en un sitio industrial (Aijaz, 2020; 5G-ACIA, 2019). Esto ocurre porque los equipos UEs pertenecientes a la red PNI-NPN y aquellos pertenecientes a la red pública PLMN entregan el tráfico de datos a sus respectivas funciones de plano de usuario (UPFs, User Plane Functions). No obstante, se requiere un acuerdo con un operador de red pública para compartir la RAN. A pesar del uso compartido del acceso vía enlaces de radio de la RAN, (Radio Access Network), es difícil comprometer la seguridad de los datos de la red privada a nivel del enlace RAN. Asimismo, se puede lograr comunicación ultraconfiable y de baja latencia (uRLLC, ultra-Reliable Low Latency Communication) debido a la baja latencia de comunicación entre los UEs, la RAN, el UPF y el cómputo en el borde de la red (MEC, Multi-access Edge Computing).
Red de Acceso Compartido y Plano de Control
La opción de implementación de la red PNI-NPN, (Public Network Integrated Non-Public Network), con red de acceso compartido y plano de control comparte el acceso de RF de la RAN con una red pública, mientras que las funciones de la red del plano de control se manejan completamente utilizando la infraestructura pública, por ejemplo, de un operador de red móvil (MNO, Mobile Network Operator) (Aijaz, 2020; Ordonez-Lucena et al., 2019; 5G-ACIA, 2019) (ver Figura 3(d)). Sin embargo, un plano de usuario privado y dedicado junto con el MEC, (Multi-access Edge Computing), pueden formar parte de la red privada. Así, el UPF, (User Plane Functions), y el acceso múltiple al cómputo de borde, MEC, están físicamente separados y ubicados en el campus privado, mientras que las funciones del núcleo 5G están lógicamente separadas y compartidas.
Debido a esta separación física del UPF y del MEC, los flujos de tráfico del NPN, (Non-Public Network), permanecen dentro de los perímetros lógicos de las instalaciones, permitiendo la comunicación uRLLC, (Ultra-Reliable Low Latency Communication), para casos de uso industrial. No obstante, los dispositivos del NPN siguen siendo suscriptores de la red pública por definición. La segregación del tráfico entre una red pública y los NPNs puede configurarse mediante la definición de segmentos de red (network slicing). Alternativamente, la función de nombre de punto de acceso (APN, Access Point Name) definida por 3GPP puede utilizarse para configurar este escenario de implementación (5G-ACIA, 2019). Un APN comprende un identificador de red de datos y un identificador de operador. El identificador de red de datos especifica la pasarela a la que debe conectarse, mientras que el identificador del operador de la red móvil especifica el MNO, (Mobile Network Operator), con el que la pasarela está asociada. La configuración de un APN para este escenario también permite identificar y separar el tráfico del NPN del tráfico de la red pública.
Hospedado por el Operador de Red Pública
Una red NPN, (Non-Public Network) también puede ser completamente hospedado por un operador de red pública (Aijaz, 2020; Ordonez-Lucena et al., 2019; 5G-ACIA, 2019) (ver Figura 3(e)). En este escenario, el tráfico de la red NPN ya no permanece dentro de los perímetros lógicos, sino que se enruta hacia la red pública PLMN a través del acceso compartido de RF de la RAN. La separación del tráfico entre dispositivos de la red no pública, NPN, y los dispositivos públicos puede imponerse mediante la segmentación de la red configurada y definida por el operador de la red móvil, MNO. Similar a la opción de implementación con red de acceso compartido y plano de control de la red PNI-NPN, también se puede definir una denominación, APN, (Access Point Name), para este escenario de implementación (5G-ACIA, 2019).
Otra variante de esta implementación podría ser un enfoque basado en la nube, donde los clientes empresariales comparten el enlace de radio RAN desplegada para una red pública, sin embargo, el plano de control, el plano de usuario y los servicios en el borde pueden desplegarse en una nube separada de las instalaciones estándar del operador de la red móvil MNO (Figura 3(f)). Este tipo de implementación mantendría la segregación del tráfico entre redes públicas y no públicas, aunque se pueden aplicar soluciones basadas en la denominación APN o en la segmentación de la red para admitir múltiples clientes privados.
Por consiguiente, la implementación de redes privadas en infraestructuras públicas plantea diversas alternativas que varían en términos de la forma de compartición de recursos y del control de tráfico. Estas opciones permiten a las industrias y empresas seleccionar el modelo más adecuado según sus requisitos de seguridad, latencia y capacidad. Asimismo, la evolución de las tecnologías 5G y el desarrollo de arquitecturas basadas en la nube seguirán facilitando la adopción de estas redes híbridas en diversos entornos industriales (Aijaz, 2020; 5G-ACIA, 2019; Ordonez-Lucena et al., 2019).
Segmentación de Red en 5G: Provisión Programable de Redes Virtualizadas
Al referirnos a la segmentación de la red, tenemos que reseñar, que esta permite la provisión programable de redes virtualizadas. Asimismo, proporciona alta flexibilidad y modularidad a las funciones de la red mediante la segmentación lógica de la misma, con el fin de soportar diversas aplicaciones con diferentes requisitos. En este sentido, el sistema 5G promete soporte para las categorías de servicio de banda ancha móvil mejorada, (eMBB, Enhanced Mobile Broadband), comunicaciones masivas tipo máquina (mMTC, Massive Machine Type Communications) y comunicaciones ultraconfiables y de baja latencia (uRLLC, Ultra-Reliable Low Latency Communications). En consecuencia, se requiere la provisión de la red para aplicaciones con demandas de comunicación conflictivas. Así, la segmentación de las redes es una técnica efectiva para aprovisionar la red de acuerdo con los requisitos de comunicación, incluso dentro de una sola categoría de servicio como uRLLC. Además, la segmentación de red permite una utilización eficiente de los recursos, lo que también genera beneficios económicos (Zhang, 2019). Por otra parte, las tecnologías clave para habilitar la segmentación de red incluyen las redes definidas por software (SDN, Software-Defined Networking) y la virtualización de funciones de red (NFV, Network Function Virtualization) (Afolabi et al., 2018). De esta manera, el uso de redes definidas por software SDN en sistemas 5G permite la separación física entre las funciones del plano de control y el plano de usuario, mientras que la NFV (Network Function Virtualization) habilita la asignación dinámica de recursos y la escalabilidad de estas funciones para satisfacer las demandas de servicio (Ordonez-Lucena et al., 2017).
Alcance y Configuración de la Segmentación de Red
En consecuencia, una segmentación de red puede abarcar múltiples dominios de la red, que incluye la red central, la red de transporte, la infraestructura distribuida en el borde y la red de acceso por radio frecuencias (RAN, Radio Access Network) (Chahbar et al., 2021). En la Figura 4 se muestra una segmentación de red de extremo a extremo en 5G. Por consiguiente, el propósito de configurar una segmentación de red es proporcionar funcionalidades personalizadas necesarias para soportar los requisitos de casos de uso específicos. Del mismo modo, estos requisitos pueden cambiar y, por ende, deben ser gestionados y orquestados. Por lo tanto, las funciones específicas de red en 5G relacionadas con la segmentación consideran en la versión 17, la función de selección de segmentación de red (NSSF, Network Slice Selection Function), la función de autenticación y autorización específica de la segmentación de red (NSSAAF, Network Slice Specific Authentication and Authorization Function), y la recientemente introducida función de control de acceso a la segmentación de red (NSACF, Network Slice Access Control Function). En este contexto, la función de selección de segmentación de red NSSF expone sus servicios al gestor de los servicios de movilidad de acceso (AMF, Access and Mobility Management Function) u otro NSSF en caso de roaming, informando al AMF apropiado que debe atender al equipo de usuario (UE, User Equipment) que solicita el registro en la red. Además, el mensaje de solicitud de registro del UE incluye una lista de informaciones de asistencia para la selección de segmentación de red (NSSAIs, Network Slice Selection Assistance Informations) que desea utilizar para la conectividad. En este aspecto, si la red admite la función de control de acceso a la segmentación de red NSSAI solicitada, se establece una sesión de unidad de datos de protocolo (PDU, Protocol Data Unit) para un único NSSAI específico (S-NSSAI, Single NSSAI). Por otro lado, la función de autenticación y autorización específica de la segmentación de red NSSAAF realiza la autenticación y autorización específicas de S-NSSAI para un UE determinado, mientras que la función de control de acceso a la segmentación de red NSACF es responsable de realizar el control de admisión sobre el número permitido de UE para el S-NSSAI (Single NSSAI).
Figura 4. Segmentación de red de extremo a extremo en 5G para satisfacer los requisitos de diversas aplicaciones. Terminología y acrónimos: Applications – Aplicaciones. 5G RAN – (Radio Access Network) – Red de acceso de radio 5G. Edge Compute – Computación en el borde. Front, Mid, Backhaul Transport – Transporte de red frontal, medio y de retorno. 5G Core – Núcleo de Red Central 5G. Slice – Segmento
Aplicación de la Segmentación de Red en Redes No Públicas
Asimismo, la segmentación de red no se limita a redes públicas terrestres móviles (PLMN, Public Land Mobile Network), sino que también puede configurarse para redes no públicas autónomas (SA NPN, Standalone Non-Public Network). En este sentido, en el contexto de la digitalización y la conectividad para fábricas inteligentes, la segmentación de red permite una alta flexibilidad y un mejor soporte de calidad de servicio (QoS, Quality of Service), dado que múltiples aplicaciones industriales pueden ser atendidas simultáneamente. Sin embargo, los casos de uso industrial pueden tener exigencias de comunicación estrictas, como servicios de localización altamente precisos, para los cuales puede ser necesario un manejo y orquestación optimizados de la segmentación de red (Wu et al., 2022). Por lo tanto, esta optimización puede lograrse potencialmente mediante la incorporación de enfoques basados en inteligencia artificial (AI, Artificial Intelligence) y aprendizaje automático (ML, Machine Learning) para la gestión, configuración y optimización inteligente de la segmentación de red (Wu et al., 2022; Wijethilaka & Liyanage, 2021).
Por tales razones, la segmentación de red se ha convertido en una estrategia clave para la provisión flexible y eficiente de las redes en 5G, permitiendo la personalización de servicios y la optimización de recursos. En este contexto, las tecnologías SDN (Software-Defined Networking) y NFV (Network Function Virtualization) desempeñan un papel fundamental en su implementación, mientras que las capacidades de IA y ML (Machine Learning) están emergiendo como herramientas esenciales para mejorar la gestión y el rendimiento de las redes segmentadas. En definitiva, a medida que las aplicaciones industriales y de telecomunicaciones continúan evolucionando, la segmentación de red seguirá siendo un elemento esencial para garantizar el cumplimiento de los requisitos de comunicación en entornos diversos y altamente exigentes.
El 5G como Motor de la Automatización Industrial y la Industria 4.0
El 5G ha demostrado ser una tecnología transformadora con el potencial de redefinir la automatización industrial. Desde la mejora en la conectividad hasta la optimización de procesos, su adopción en sistemas ciberfísicos ofrece beneficios tangibles. Sin embargo, aún existen desafíos clave que deben abordarse, como la validación de la latencia ultra baja, la integración efectiva con estándares industriales como TSN (Time-Sensitive Networking) y la Arquitectura Unificada de Enlace e Incrustación de Objetos para el Control de Procesos (OPC UA, Object linking and embedding for Process Control Unified Architecture), así como la implementación de soluciones de seguridad robustas.
A pesar de estos retos, la evolución del 5G continúa, con desarrollos que apuntan a una mayor automatización de redes, gestión inteligente de recursos y una mejor interoperabilidad con sistemas industriales preexistentes. La digitalización impulsada por la tecnología 5G está sentando las bases para la Industria 4.0 y más allá, con aplicaciones en fábricas inteligentes, redes privadas de comunicación y automatización avanzada. A medida que se logren avances en la estandarización y la integración con otros sistemas tecnológicos, la 5G se consolidará como el motor principal de la transformación digital industrial.
Importancia del 5G para la Evolución Tecnológica y la Sociedad del Futuro
Es un hecho, que la tecnología 5G está revolucionando la conectividad y transformando tanto la industria como la sociedad. Sus características principales incluyen una velocidad de navegación significativamente mayor, latencia ultrabaja y una mayor capacidad de red, permitiendo la conexión simultánea de hasta un millón de dispositivos por kilómetro cuadrado (Repsol, 2025).
Además, estas mejoras técnicas facilitan el desarrollo de aplicaciones avanzadas en diversos sectores. Por ejemplo, en la educación, el 5G mejora la calidad de las videoconferencias y permite experiencias de aprendizaje inmersivas mediante el uso de la realidad virtual y aumentada (Banco Mundial, 2025). En el ámbito industrial, impulsa la hiperconectividad y la transformación digital, posibilitando la implementación de la Industria 4.0 y la adopción de tecnologías como el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things) y la inteligencia artificial (Nae, 2025).
Asimismo, la tecnología 5G promueve la eficiencia energética, ya que los dispositivos conectados a estas redes consumen menos energía. También mejora la estabilidad en la navegación y reduce la probabilidad de interrupciones, lo que es indispensable para aplicaciones críticas como la telemedicina y los vehículos autónomos (Repsol, 2025).
Por otro lado, mantenerse actualizado en tecnologías 5G es esencial para adaptarse a los nuevos paradigmas tecnológicos. La rápida evolución de esta tecnología y su integración en múltiples sectores requieren una comprensión profunda para aprovechar al máximo sus beneficios y mantenerse competitivo en un mundo cada vez más digitalizado (Sicrees Innovas, 2025).
El Futuro del 5G: Transformación Industrial y Nuevas Oportunidades Tecnológicas
Ciertamente, el avance de la tecnología 5G seguirá impulsando la evolución de la industria, generando nuevas oportunidades para la automatización, la conectividad y la digitalización de procesos. Su integración con otras tecnologías emergentes, como la inteligencia artificial y la computación en el borde, potenciará aún más sus capacidades, permitiendo soluciones más eficientes y flexibles en distintos sectores. A medida que las empresas adopten estas innovaciones, se consolidará un ecosistema digital más interconectado y competitivo.
Indudablemente, la expansión de la 5G no solo transformará la industria, sino que también tendrá un impacto significativo en la sociedad en su conjunto. Desde la mejora en la conectividad en áreas urbanas y rurales hasta el desarrollo de ciudades inteligentes y soluciones avanzadas en telemedicina, la implementación de esta tecnología marcará un antes y un después en la forma en que las personas interactúan con su entorno digital.
Se evidencia, que en un mundo cada vez más digitalizado, es fundamental mantenerse informado sobre los avances en tecnologías como la 5G. La rápida evolución de esta infraestructura y su impacto en diversos sectores requieren una constante actualización de conocimientos para aprovechar al máximo sus beneficios. Además, la investigación y el desarrollo en este campo serán clave para la creación de nuevas aplicaciones que optimicen la eficiencia operativa y mejoren la calidad de vida en la sociedad del futuro.
El Rol de la 5G en la Transformación de la Industria y la Digitalización
En este contexto, el presente artículo ha sido desarrollado tomando como referencia la publicación “5G Deployment Models and Configuration Choices for Industrial Cyber-Physical Systems – A State of Art Overview”, elaborada por Raheeb Muzaffar, Mahin Ahmed, Emiliano Sisinni, Thilo Sauter y Hans-Peter Bernhard. En este trabajo, los autores realizan un análisis exhaustivo sobre los modelos de implementación y configuración de redes 5G en entornos industriales, destacando su impacto en la digitalización y automatización de procesos. De igual manera, se examinan las oportunidades y desafíos de la adopción de esta tecnología en sistemas ciberfísicos industriales, abordando aspectos clave como la segmentación de red, la integración con arquitecturas de comunicación y las opciones de despliegue de redes privadas.
Asimismo, es importante señalar que la publicación de referencia se encuentra bajo una licencia Creative Commons Attribution 4.0, lo que permite su libre acceso, distribución y adaptación, siempre y cuando se otorgue el crédito correspondiente a los autores. Este tipo de licencias fomenta la difusión del conocimiento y facilita la colaboración en la comunidad científica y tecnológica, contribuyendo al desarrollo de soluciones innovadoras en el ámbito de las telecomunicaciones industriales.
Por otra parte, los autores de esta investigación cuentan con una amplia trayectoria en el campo de las redes de comunicación, la automatización industrial y la ciberseguridad. Entre ellos, Raheeb Muzaffar y Mahin Ahmed son investigadores en Silicon Austria Labs, con experiencia en redes inalámbricas para la Industria 4.0 y comunicación de baja latencia. Emiliano Sisinni, profesor en la Universidad de Brescia, ha contribuido significativamente en el desarrollo de sensores inteligentes y redes industriales. Thilo Sauter, con más de 400 publicaciones en el área, se ha especializado en sistemas embebidos y redes de automatización. Finalmente, Hans-Peter Bernhard, investigador en la Johannes Kepler University Linz, ha trabajado en la estandarización de redes industriales y la integración de tecnologías emergentes en la industria.
Por consiguiente, la adopción de redes 5G en entornos industriales no solo representa un avance en términos de conectividad y eficiencia, sino que también sienta las bases para la evolución de la Industria 4.0. A medida que las tecnologías continúan desarrollándose, la colaboración entre investigadores, empresas y organismos reguladores será clave para garantizar un ecosistema industrial más interconectado, seguro y adaptable a las necesidades del futuro.
Recomendaciones Bibliográficas
3GPP. (2022). Non-Public Networks (NPN). 3rd Generation Partnership Project.
3rd Generation Partnership Project (3GPP). (2022). Technical specification group services and system aspects, system architecture for the 5G system (5GS). 3GPP, Sophia Antipolis, France, Tech. Specification 23.501 Release-18, v18.0.0.
5G-ACIA. (2019). 5G non-public networks for industrial scenarios. Whitepaper, ZVEI – German Electrical and Electronic Manufacturers’ Association.
Afolabi, I., Taleb, T., Samdanis, K., Ksentini, A., & Flinck, H. (2018). Network slicing and softwarization: A survey on principles, enabling technologies, and solutions. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(3), 2429-2453.
Aijaz, A. (2020). Private 5G: The future of industrial wireless. IEEE Industrial Electronics Magazine, 14(4), 136-145.
Banco Mundial. (2025). Cómo puede la tecnología 5G desempeñar un papel determinante en la educación. Recuperado de https://blogs.worldbank.org/es/voices/como-puede-la-tecnologia-5g-desempenar-un-papel-determinante-en-la-educacion
BBVA. (2019). Redes 5G: ¿cuáles son sus ventajas sobre el 4G?
Cadena SER. (2025). Burgos estrena el primer laboratorio de 5G industrial de cobots/exoesqueletos.
Chahbar, M., Diaz, G., Dandoush, A., Cérin, C., & Ghoumid, K. (2021). A comprehensive survey on the E2E 5G network slicing model. IEEE Transactions on Network and Service Management, 18(1), 49-62.
Digi International. (2024). 5G User Plane Function (UPF) and its role in network performance.
Digi International. (2024). ¿Qué son las redes privadas 5G? Cómo funcionan y casos de uso.
Dynamic Spectrum Alliance. (2021). The role of unlicensed spectrum in 5G networks.
El País. (2025). Network Slicing: de concepto teórico a una realidad gracias a la red 5G.
ETSI. (2020). 5G service requirements for cyber-physical control applications in vertical domains. ETSI, Sophia Antipolis, Francia, Especificación Técnica 122 104, V16.5.0.
GSMA. (2016). Understanding 5G spectrum.
GSMA. (2019). Shared spectrum solutions for 5G.
Mahmood, A., Abedin, S. F., Sauter, T., Gidlund, M., & Landernas, K. (2022). Factory 5G: A review of industry-centric features and deployment options. IEEE Industrial Electronics Magazine, 16(2), 24-34.
Movistar. (2023). Qué es la latencia 5G y cómo influye en tu conexión a Internet.
Nae. (2025). Oportunidades del 5G para la industria. Recuperado de https://nae.global/es/oportunidades-del-5g-para-la-industria
Ordoñez-Lucena, J., Ameigeiras, P., Lopez, D., Ramos-Munoz, J. J., Lorca, J., & Folgueira, J. (2017). Network slicing for 5G with SDN/NFV: Concepts, architectures, and challenges. IEEE Communications Magazine, 55(5), 80-87.
Ordoñez-Lucena, J., Chavarria, J. F., Contreras, L. M., & Pastor, A. (2019). The use of 5G non-public networks to support industry 4.0 scenarios. IEEE Conference on Standards for Communications and Networking, 1-7.
Phoenix Contact. (2024). Private 5G networks for industrial automation.
Phoenix Contact. (2025). 5G industrial applications and private networks.
Repsol. (2025). Tecnología 5G: Conectividad, eficiencia y sostenibilidad. Recuperado de https://www.repsol.com/es/energia-futuro/tecnologia-innovacion/tecnologia-5g
Schneider Electric. (2025). La tecnología 5G transformará el Edge Computing.
Sicrees Innovas. (2025). Tecnologías disruptivas y paradigmas digitales. Recuperado de https://sicreesinnovas.com/tecnologias-disruptivas-enfrentan-paradigmas-digitales
Sistelec. (2025). Redes privadas 5G y su impacto en la industria.
T-Mobile. (2023). Los beneficios del 5G.
T-Mobile. (2024). 5G architecture and network slicing capabilities.
VIAVI Solutions. (2024). 5G Core network functions and control plane operations.
Wijethilaka, S., & Liyanage, M. (2021). Survey on network slicing for Internet of Things realization in 5G networks. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 23(2), 957-994.
Wikipedia. (2025). 5G.
Wu, Y., Dai, H. N., Wang, H., Xiong, Z., & Guo, S. (2022). A survey of intelligent network slicing management for industrial IoT: Integrated approaches for smart transportation, smart energy, and smart factory. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 24(2), 1175-1211.
Zhang, S. (2019). An overview of network slicing for 5G. IEEE Wireless Communications, 26(3), 111-117.