Principy a technologie sítí 5. generace
Výchozí podmínky a obecná očekávání ve vztahu k 5G -
-
Kapacita sítě: účastník chce vnímat přístup ke službám a informacím jako neomezený a kdykoli dostupný Přístup k libovolnému objemu dat kdykoli a kdekoli 10 Gbit/s pro statické uživatele, 1 Gbit/s pro migranty, 100 Mbit/s jako minimum 1000x větší počet „účastníků“ – M2M, IoT Pokrytí kdykoli a kdekoli -> široká škála radiových přístupových technologií Služby využívané člověkem: odezva do 1 ms pro všechny služby v cloudu M2M: malá spotřeba, dlouhá životnost baterie (10 let), RF vyuřívaná sporadicky
Historie a vývoj mobilních sítí a služeb -
Od telefonu s možností hlasového volání „bez drátu“ ke Smartphonům Datové terminály s volbou přístupu k datovým aplikacím
Parametry sítě a služeb 2G, 2.5G, 3G
10 let = 1 generace
Předpokládaný vývoj 5G -
-
-
Hledání nových zdrojů, zejména frekvenčních pásem pro přístupovou i transportní část Konevrgence k jednomu standardu potřeba vzájemné kompatibility, globálního roamingu a úspor nákladů WRC – World Radio Council - sekce ITU Recyklace digitální dividendy nestačí, posun k vyšším frekvencím Non – LoS pojítka, massive MIMO, beam-forming
Optimalizace vrstvy sítě podle služby – technické požadavky a výzvy
-
-
-
Podle kvality služby – HD video -> nárůst přenášeného objemu dat o 30% - 50% ročně, U-HDTV, 4k, 8k video Optimalizace na zpoždění, přesnou časovou značku, robustnost a spolehlivost, nízké náklady a malá spotřeba terminálů – IoT, M2M -> extrémní nárůst počtu koncových zařízení s nízkým objemem dat (Internet of Things)
Objem dat a cena služby
-
-
-
-
Objem přenášených dat se u některých uživatelů zvyšuje 100x Uživatel zcela jistě nechce platit 100x víc Požadavek na růst přenosové kapacity sítě při zachování ceny Separace User Plane a Control Plane: užitečná data nezatěžují jádro sítě, tudy jde pouze signalizace Maximum služeb do cloudu distribuované eNodeB, snadná rekonfigurace Pouze RRH v místě pokrytí
Komunikace mezi uživateli i mezi prvky sítě
-
Nové aplikace v rámci 5G: Node-to-node self-backhauling Any-to-any, D2D - communication Inteligentní dopravní systémy, autonomní řízení, řízení konvoje, automatické hlášení nehod
Nová rozhraní a nové technologie RAN 5G
-
Nová modulační schemata Flexibilní přepínání mezi UL a DL Velmi nízká konstantní latence Podpora mm frekvencí - 24 GHz až 82 GHz Velká přenosová kapacita Nízká spotřeba Velká hustota terminálů -> HetNet namísto u/n/pCells (vícevrstevné heterogenní sítě)
Problematika vzájemného rušení, nové druhy modulací
-
-
-
-
Snížení vzdáleností mezi vysílačem a přijímačem, SINR je menší problém než vzájemné rušení Ortogonální modulační schemata umožňují eliminaci vzájemného rušení, při velkém množství terminálů s malými datovými toky však převažuje signalizace a roste zpoždění NOMA – Non-Orthogonal Multiple Access, SCMA – Sparse Code Multiple Access Cognitive Radio, SDR – Software Defined Radio, dynamicky mění využívaná frekvenční pásma
Virtualizovaná struktura nahrazuje tři pilíře sítí 4G
-
-
-
-
Jednotlivé prvky sítě jsou programově definovatelné v cloudu – VNF (Virtual Network Function) User Plane = spojení mezi dvěma terminály bez průchodu jádrem, velké množství malých buněk s odlišnou technologií než klasický celulární systém vyhrazený pro Control Plane. (oddělení UP / CP na úrovni technologie RAN) Různé (překrývající se) buňky pro UL a DL Masivní nárůst objemu signalizace s nároky na nízkou latenci
Nová frekvenční pásma - NLoS backhauling
-
-
mmW pásmo nabízí více prostoru ale je citlivější na překážky (vhodné pro krátká spojení v indoor prostředí nebo městských zástavbách) Síťové (mesh) spojení jako náhrady LoS pojítek SON – sítě s vlastní optimalizací, elektronicky nastavitelný azimut a sklon antén
Nová modulační schemata s potlačením vzájemných interferencí
-
-
FBMC – Filter Bank Multi Carrier, UFOFDM – Universal Filtered OFDM SOMA – Semo Orthogonal Multiple Acccess Kombinace kódování ve frekvenční, časové i výkonové doméně
Mnohočetné MIMO
-
-
Beamforming - tvarované vyzařování, řízení fázové závislosti mezi jednotlivými elementárními anténami Směr paprsků řízen elektronicky ovládanou fází u každého elementu MIMO
Implikace pro měřicí přístroje a aplikace
-
-
Přenosné testery s kapacitou 100G a více Přenosné analyzátory stability frekvence a fáze s přesností řádu nanosekund Testery s možností přesného měření zpoždění (RTD i OWD) Přesné analyzátory spektra, modulační analyzátory Analyzátory signalizace v RAN
