5G: eszközök vezetéknélküli internete Kiss Tamás- ágazatvezető Magyar Telekom - Vezetéknélküli Hálózatfejlesztési Ágazat dr.Fiala Károly-ügyvezető Spectrum Advise ec.
Távközlési Világnap Szakmai Szimpózium- Győr Széchenyi István Egyetem Távközlési Tanszék 2015. május 14.
TARTALOMJEGYZÉK Az NGMN 5G viziója IoT előrejelzések 5G kezdeményezések 5G szabványosítás 5G frekvencia kérdések 5G a mobil kommunikáció forradalma 5G-vel szembeni elvárások 5G evolúció, revolúció
5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
2
AZ NGMN „5G” VÍZIÓJA Már 21 operátor csatlakozott az NGMN-hez, hogy az 5G világszabvány legyen Az NGMN operátorok által vezetett kezdeményezés, az ipar és a kutatási partnerek segítségével kidolgozni a következő generációs mobil hálózatra vonatkozó követelményeket (alapító tagok: DT, Vodafone, Orange, a KPN, NTT DoCoMo és a China Mobile).
Az 5G egy olyan végponttól - végpontig terjedő ökoszisztéma, ami lehetővé teszi a teljesen mobil és összekapcsolt társadalom megvalósulását. Lehetővé teszi az értékteremtést az ügyfelek és az üzleti partnerek vonatkozásában a meglevő és a kialakulóban levő használati esetek révén, változatlan minőségű ügyfélélményt biztosít és fenntartható üzleti modellek teszik életképessé.
5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
3
IoT ELŐREJELZÉSEK 2020-RA IoT: internetre kapcsolódni képes eszközök (Kevin Ashton alkotta meg ezt a fogalmat 1999-ben). Előrejelzések: Ericsson: 50 milliárd, Cisco: 50 milliárd, Gartner Inc: 26 milliárd, MIT: 28 milliárd; ABI Research: 30 milliárd, Morgan-Stanley: 75 milliárd, IDC: 212 milliárd IoT eszköz
Az IOT eszközök számának előrejelzésében egy nagyságrendi különbség van (Gartner: 26 milliárd - IDC: 212 milliárd), a legóvatosabb előrejelzés szerint is 2020-ra 26 milliárd internetre kapcsolt eszköz lesz. 2020-ra az internet képes eszközök (dolgok) száma meghaladja a mobil PC-ék és az okos telefonok együttes számát. 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
4
„5G” REGIONÁLIS R&D KEZDEMÉNYEZÉSEK A VILÁGBAN
Az EU finanszírozott METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society) projekt a 7. Keretprogram keretében, 2012 októberében indult. Az 5G Public –Private Partnership (5G PPP) 2013. december 17-én indult. Az EU finanszírozás: 700 mEUR, a magánszektor hozzájárulása 3.5 milliárd EUR, összesen 4.2 milliárd EUR. Jelenleg fenn áll a kockázata annak, hogy az 5G rendszerek vonatkozásában is megjelenik a technológiai és ökoszisztéma szintű széttöredezettség, ha nem történik meg időben a regionális fejlesztési programok harmonizációja. 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
5
„5G” SZABVÁNYOSÍTÁS (1) EVOLÚCIÓ VAGY REVOLÚCIÓ?
SK Telecom 5G White Paper
Forrás: SK Telecom 5G White Paper
Az „5G” várhatóan magában foglalja mind az evolúció (LTE-LTE-A-LTE-X), mind pedig a revolúció (új RAT, új rendszer architektúra) elemeit is. Az „5G” marketing fogalom, a szabványos ITU elnevezés:” IMT-2020 and beyond”. 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
6
„5G” SZABVÁNYOSÍTÁS (2) ITU WP-5D MUNKATERV
Ebben az évben megszületik az ITU ajánlás az 5G jövőképről és a jelentés a 6 GHz feletti sávban működő IMT rendszer megvalósíthatóságáról. A 2016-17 években az 5G műszaki teljesítmény követelmények, az 5G jelölt technológiák értékelési szempontjai és a módszertan meghatározása fog megtörténni. Majd 2017 év végétől lehet javaslatokat beadni az ITU-nak 2019 közepéig, a kiértékelés 2020 közepére megtörténik és ezután megjelennek az ITU műszaki specifikációk az IMT-2020ról. 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
7
„5G” FREKVENCIAKÉRDÉSEK (1)
Traffic increasing ratio compared to 2010
SPEKTRUM ELŐREJELZÉSEK 2020-ig (Report ITU-R M.2290-0 (12/2013) )
120 100
Highest growth forecast in M.2243 Lowest growth forecast in M.2243 x80 (75% value of the estimated range)
80
60 40
Estimated growth range
x44 (25% value of the estimated range)
Extrapolated
20
0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Year
TABLE 1 Total spectrum requirements for both RATG 1 and RATG 2 in the year 2020
Lower user density settings Higher user density settings
Total spectrum requirements for RATG 1
Total spectrum requirements for RATG 2
Total spectrum requirements RATGs 1 and 2
440 MHz
900 MHz
1 340 MHz
540 MHz
1 420 MHz
1 960 MHz
Fenti ITU előrejelzések nem tartalmazzák az „5G” spektrumigényét (jelenleg Magyarországon a nyilvános mozgószolgálatra kijelölt aggregált sávszélesség összesen 564 MHz), de még is van jelentőségük az 5G szempontjából. Az 5G spektrumigénye a 4G spektrumigény akár többszörösére is tehető (beleszámítva a felhordóhálózat 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr spektrumigényét is).
8
„5G” FREKVENCIA KÉRDÉSEK (2) Forrás: Ericsson White Paper, February 2015
A 6 GHz feletti sávokban üzemelő új 5G rádiós technológia fokozatosan fog megjelenni a jelenleg használt mozgószolgálati sávokban és így azok végül is 5G sávokká fognak válni. Az ez évi Rádiótávközlési Világértekezleten (WRC) a mobil iparág számára új frekvenciasávok kerülnek kijelölésre a 6 GHz-ig terjedő frekvenciatartományban alapvetően 4G/LTE-re és ennek továbbfejlesztéseire, a WRC19-en pedig várhatóana a 6 GHz-től 100 GHz-ig terjedő tartományban új 5G rádiós hozzáférési (access) technológia számára. 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
9
„5G” FREKVENCIA KÉRDÉSEK (3) Mobile access networks above 10 GHz
Primary mobile allocations in ITU Region 1
Harmonised frequency bands in use for fixed links in Europe
Jelentősnek mondható átfedés van a Nemzetközi Rádiószabályzat (RR) szerint az 1. Körzetben elsődleges jelleggel mozgószolgálatra is felosztott mikrohullámú sávok és az állandóhelyű összeköttetések sávjai között, ami elektromágneses összeférhetőségi problémát jelenthet. Lehetséges 5G sávok: 28 GHz, 38 GHz, 42 GHz (224 MHz-es csatorna sávszélesség). Különösen ígéretesnek tűnik az a 60 GHz-es sáv (felhordóhálózat) és még a 90 GHz-es sávok is szóbajöhetnek. 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
10
„5G” FREKVENCIA KÉRDÉSEK (4)- KONKLÚZIÓK Az 5G (IMT-2020 and beyond) az IMT szabványcsalád tagja lesz. A méretgazdaságosság biztosítása és a roaming céljából legalább egy globálisan harmonizált 5G sávra szükség lesz. Tekintettel arra, hogy az LTE és továbbfejlesztései várhatóan tagjai lesznek az 5G rádióinterfész családnak, a jelenleg használt 2G, 3G és 4G spektrumok végül is 5G spektrumokká válhatnak majd (az M2M szempontjából még a hajdani 1G sáv, a 450 MHz-es frekvenciatartomány is komoly jelentőséggel bír). Minden bizonnyal szükség lesz új, 6 GHz feletti spektrumra is az ultra sűrűségű kis cellákhoz és az extra nagy sebességekhez, ezekről azonban döntés csak a 2019-es Rádiótávközlési Világértekezleten (WRC) várható. Ugyanakkor az 1 GHz alatti sávok jelentősége is megmarad. Az ultra sűrűségű kis cellákhoz ugyancsak gondoskodni kell spektrumról a felhordóhálózati (backhaul) alkalmazásokhoz is. A kizárólagos frekvenciahasználati jogosultságú sávok kulcsfontossága továbbra is megmarad a magas szolgáltatásminőség (QoS) biztosításához, de az általános engedélyezésű sávok használatára is sor kerülhet (LAA-LTE). Az „igazi” 5G rendszerhez legalább 500 MHz-es sávszélességű felhasználói spektrumblokkok kellenek.
5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
11
5G a mobil kommunikáció forradalma: minden összekapcsolódik 3G-4G: Az emberek internete
5G: Az eszközök internete
(Internet)
(Internet) 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
12
5G rendszerrel szembeni elvárások I.
GSM
NMT 1980
1G
Nagy kapacitás (1000x), kisebb költség/bit
1990
2000
2G
Nagy adatsebesség (≥1Gbps mindenkinek) Throughput (Mbps)
10 000
2010
3G
1ms RTT (M2M)
23
5G
LTE
UMTS
4G
2020
Technológia átjárhatóság, visszafelé kompatibilitás
5G Egységes frekvencia
RTT (ms) 11
3 000 1
150
4G
LTE-A
5G
3G
4G
5G
- Bizalmas – Access konferencia Balatonkenese, Wireless Access Branch –
13
5G rendszerrel szembeni elvárások II.
GSM
NMT 1980
1G
Komplexitás csökkentése, eszközök jobb kihasználása
1990
2G
2000
Szoftver definiált eszközök
3G
5G
LTE
UMTS 2010
4G
Automatikus hálózati integráció
2020
Automatikus optimalizálás (SON)
5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
5G Kisebb fogyasztás
14
1Gbps sebesség mindenkinek, 100Gbps lokálisan Alacsony frekvenciáklefedettség; Magas frekvenciáknagy sebesség 5G elsődleges sáv
5G kiegészítő sáv
(2020)
(>2022)
Mobil sáv
1 2 3 4 5 6 10
20
30
40
50
60
70
Makro lefedettség
Mikro lefedettség
Lokális hálózatok
0,1-3km
50-200m
<50m
1Gbps-4Gbps
3Gbps-10Gbps
10Gbps-100Gbps
Bw: 500MHz
Bw: 2.5GHz
Bw: 40GHz 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
80
90
GHz
15
<6GHz: Evolúció; >6GHz: Revolúció <6GHz: LTE kompatibilis; >6GHz LTE-vel nem kompatibilis
<6GHz
LTE-A Vivőegyesítés (maximum 5x20MHz: 750Mbps) Továbbfejlesztett MIMO (maximum 8x8: 3Gbps) Koordinált több pont (egyszerre több állomással kommunikáló eszköz) MTC (Machine Type Communication) LTE-Direct (Eszközök közötti kommunikáció) LTE-x LAA (Licence Assisted Access: 5GHz-es sáv) Dual Connectivity (több technológia egyidejű használata) Tömeges MIMO (>8x8; Antenna karakterisztika formálás – Beamforming) 5G Full duplex (azonos sávban, egyidejű DL és UL kommunikáció) Virtualizált RAN (felhő alapú hálózat, cellahatárok elvesznek) Új rádiós hozzáférési technológia (több ezer egyidejű kapcsolat, jobb spektrum hatékonyság, nagyon alacsony késleltetés, extrém alacsony fogyasztás)
>6GHz
5G 5G eszközök vezetéknélküli internete- Győr
16
KÖSZÖNJÜK A FIGYELMET! KÉRDÉSEK?
