Systém pozemní komunikace páté generace: 5G
Doc. Ing. Václav Žalud, CSc Katedra radioelektroniky FEL ČVUT v Praze
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
Vývoj evropských buňkových standardů
GSM (2G: 1990) → UMTS/HSPA (3G: 2000) → LTE/WiMAX (4G: 2010)
DL: 1894,4 kbit/s; UL: 947,2 kbit/s (64QAM, MSRD, MCDL, MS typ 2
1990
1995
2000
2005
Vývoj systémů veřejné pozemní komunikace
Vývoj systémů veřejné pozemní komunikace 2G (1990) TDMA GSM, IS 54...
1G (1980) FDMA NMT, AMPS...
generace: přístup: standardy:
signál CDMA
rozprostření spektra ve vysílači bit
rozprostřený signál (data x kód)
+1 vstupní data
-1
4G (2010) 3G (2000) OFDM CDMA UMTS/HSPA... LTE/LTE-A
rozprostřený signál
zúžení spektra v přijímači data mod 2 vstup
+1 -1
čip +1
rozprostírací kód
rozprostírací kód
-1
rozprostřený signál (data x kód)
výstupní data
-1
1980 1990 předcelulární pouze řeč řeč, analog. systém (data) generace
signál GSM vývoj GSM (GMSK/CS) → GPRS (CS a PS) → EDGE (GMSK a 8PSK); přístup TDMA/FDMA: 8 časových slotů v rámci TDMA (4,615 ms); ochrana přenosu: kódování FEC/ ekvalizace/časové prokládání; GSM využívá pouze frekvenční duplex FDD f = 45 MHz); šířka pásma na 1 rádiový kanál = 200 kHz; další vývoj E EDGE (..32QAM ?)
frekvence
spojitý hovor
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7 0
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7 0
rámec TDMA
rádiový kanál
mod 2 data vstup
BPSK
nosná cos t
nosná cos t
kód PN
-1
-1
2020
monitoring M2M rychlost: 10 bit/s/5 let
slot = 0,577 ms
data centric
dálkové řízení RC odezva: <1 ms
signál LTE vývoj Rel. 8...12...; přístup OFDM, kde alokované pásmo obsahuje síť ortogonálních subunosných vln ( f = 15 kHz) ve frekvenční oblastí a tomu odpovídající sekvenci OFDM symbolů (Tu= 1/15.103 = 66,66 s) v časové oblasti; šíře pásma 1,4; 3; 5; 10; 15; 20 MHz, možnost agregace až 5x20=100 MHz; rozvinutá technika MIMO; ortogonální kanály OFDM
7
8 x 0,577 = 4,615 ms
kód PN
BPSK
2010 2000 velmi rychlá radiokomunikace řeč + SMS rychlá data+ (paket. data) video + řeč data, multimédia rychlost > 10 Gbit/s voice centric
1 kanál = 200 kHz modulace GMSK fb tot = 270,8 kbit/s
+1
+1
+1
5G (2020) zatím neurčen
kanály FDM
f
čas t [ms]
frekvence
METIS: globální projekt vývoje systému 5G (EU&China) (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society)
Vedoucí osobnosti vývoje systému 5G
John Thompson: Univ. of Edinburgh
Xiaohu Ge: Huazong University, China
Theodor Rappaport Theodor Rappaport: Professor of Electr. and. Comp. Eng. NY
Hsio-Chun Wu: Kun University,Taiwan
Gerhart Fettweis: TH Aachen, Vodafon TU
Ralf Irmer: TU Dresden, Vodafone UK
Siavash Alamouti: Un. Brit Columbia...
Hong Jiang: Jiatong Univ. China, Alcatel
Wonil Roh: vice president Adv. Com., Samsung Electr., Korea
IEEE Commun. Mag., Febr/May 2014
Buňkové struktury a jejich vývoj
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
výkon
výkon
výkon
Buňkové struktury s různým činitelem opakování RF
Architektura systémů GSM/UMTS a LTE/SAE „vertical architecture“
„horizontal architecture“ S2a/b/c
sítě mimo 3GPP (WiMAX, WiFi...)
Internet, další služby na bázi IP... SGi
starší sítě 3G: 3GPP/3GPP2
PCRF MME
Gr
S4
Iu-C
BSC MME
SAE GW (UP)
k jiným MME (CP)
P-GW P-GW S10
S6
S11
MME MME
SGSN MME
uživatelská rovina (UP)
kontrolní rovina (CP)
S7
HLR MME
Gb
SAE ~ EPC (AGW)
S5
S-GW S-GW
S3 Iu-U rozhraní: uživatelské U (UP) kontrolní C (CP)
S1-C S1-C S1-U
RNC MME
S1-U X2-U
Abis
Iub
LTE ~ E-UTRAN
BTS MME
NodeB MME
GSM/GPRS
UMTS/HSPA
Um mobilní stanice UE (User Equipment)
eNB eNB
eNB eNB X2-C
LTE/SAE ~ EPS
Uu UE (PDA)
UE (PC)
MS
eNB: Evolved NodeB; MME:Mobility Management Entity; S-GW: Serving Gateway; P-GW: Packet Data Serving Gateway; SAE: System Architecture Evolution; EPC: Evolved Packet Core; AGW: Access GateWay; EPS: Evolved Packet System; E-UTRAN: Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
Vývoj buňkových koncepcí od homogenních k heterogenním Homogenní buňková síť jen zhruba stejné velké buňky síť „backhaul“
rádiová přístupová síť RAN
jádro sítě
externí sítě jiné mobilní sítě
MS okolní buňky mobilní backhaul
RFU
koax. až 30 m
BBU
RFU: Radio Frequency Unit BBU: Base Band Unit MS: Mobile Station
okolní buňky s odlišnými kanály
Heterogenní buňková síť velké i malé buňky, reléové uzly, D2D... RRH RRH
mobile fronthaul
RRH
RRH
optické spoje RRH
RRH
DROF resp. CPRI
RRH
centrální kabinet BBU central office (CO) virtual BBU pool
mobile backhaul
BBU X2
RRH
vzdálené datové centrum (cloud computing)
rovnoměrné pokrytí v homogenní síti
města
CO
pokrytí v síti heterogenní předměstí
rozložení provozu
venkov
různá prostředí
S1
BBU BBU
vnitřky budov
CO
CO
X2
RRH
deštníková makrobuňka
veřejná telefonní síť PSTN
dedikovaný duplexní spoj (rádiový, metalický) o délce řádu km i více
RFU
požadavky na kapacitu
RFU
jádro mob. sítě CN: mobilní ústředna, výstupní brána...
jádro sítě CN
RRH: Remote Radio Head BBU: Base Band Unit CO: Central Office (pool) CN: Core Network DROF: Digital Radio over Fiber CPRI: Common Public Radio Interface
Standard LTE/LTE-A/LTE-B
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
Ortogonální frekvenční multiplex OFDM (jako základ mnohonásobného přístupu OFDMA/FDMA)
Přehled základních vlastností standardu LTE (Rel 8)
68
Hlavní rysy standardů LTE-A a LTE-B Vydání 3GPP Rel 10
termín
základní charakteristiky
2011 Q1
počátek LTE-A → splnění požadavků IMT Advanced 4G: agregace dílčích pásem (BRF>20 MHz), reléování pro RAN, ale i pro backhauling; zlepšené techniky MIMO s rozšířenou a flexibilnější strukturou referenčních signálů RS
2012 Q4
propojení služeb na bázi pokročilé verze IP; nástup koordinovaného mnohabodového vysílání a příjmu CoMP; podpora heterogenních sítí; nástup pokročilých typů; přijímačů v UE a vícestandardních stanic eNB
2014 Q2
budování zdokonalených heterogenních sítí; další vylepšování anténních technik (zavádění aktivních anténních polí AA a vertikální formování svazků); další vylepšování metod koordinovaného mnohabodového vysílání a příjmu CoMP; zvyšování energetické účinnosti provozu základnových stanic; nástup komunikace strojového typu M2M a přímá komunikace D2D; nové aplikace: MBMS,
LTE- A Rel 11
LTE- B
Rel 12
IMT: International Mobile Telecommunications IP: Internet Protokol; CoMP: Coordinated Multipoint; AA: Antenna Array; M2M: Machine to Machine; D2D: Device to Device; MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Service
Nové metody modulace a multiplexu beyond OFDM
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
Nedostatky multiplexu OFDM Nedostatkymultiplexu multiplexuOFDM, OFDM,založeném založenémna naortogonalitě ortogonalitěsubnosných subnosnýchvln vln Nedostatky Velkýpoměr poměr špičkové ku střední hodnotě (Peak to Average Power Ratio), ••Velký špičkové ku střední hodnotě PAPR PAPR (Peak to Average Power Ratio), kladoucí kladoucí nároky nadměrné nárokyzesilovače na koncové zesilovače ve vysílačích nadměrné na koncové ve vysílačích ••Velká na na frekvenční/fázový ofset ofset subnosných vlivem Dopplerova jevu ap. jevu ap. Velkácitlivost citlivost frekvenční/fázový subnosných vlivem Dopplerova ••Silné laloky vně vně užitečného spektra OFDM,OFDM, ztěžujícíztěžující využití „bílých děr“ Silnépostranní postranní laloky užitečného spektra využití „bílých děr“ ••Snižování energetické i spektrální účinnosti zavedením cyklického prefixu CP Snižování energetické i spektrální účinnosti zavedením cyklického prefixu CP ••Obtížné snižování latence přenosu, vyžadující krátké krátké vysílací vysílací časové intervaly Obtížné snižování latence přenosu, vyžadující časové TTI intervaly TTI (Transmission Time Intervals), u OFDM nesnadno dosažitelné (Transmission Time Intervals), u OFDM nesnadno dosažitelné • Problémy spojené s přenosem nadměrné signalizace při nepravidelném přenosu krátkých • Problémy spojené přenosem nepravidelný přenos krátkých sdělení v M2M, jež pak smůže snadno nadměrné přesáhnout signalizace objem přenášených dat sdělení v M2M , jež pak může snadno přesáhnout objem přenášených dat Závěr: Závěr: klasický ortogonální multiplex OFDM, úspěšný v není systémech Klasický ortogonální frekvenční frekvenční multiplex OFDM, úspěšný v systémech 4G, pro systémy 5G spro rozšířenými (M2M, RC...) optimální.(M2M, Nové techniky, jež nahrazují 4G, není systémyaplikacemi 5G s rozšířenými aplikacemi RC...) optimální. OFDM, užívají z důvodů imunity vůči mnohocestnému většinou rovněž přenos s Nové techniky, nahrazující OFDM, užívají z důvodů šíření imunity vůči mnohocestnému mnoha subnosnými vlnami (multitone). Avšak tyto nové formáty náročné princišíření většinou rovněž přenos s mnoha subnosnými vlnami opustily (multitone). Avšak tyto py ortogonality vln a pevné synchronizace. nové formáty subnosných opouštějí náročné principy ortogonality subnosných a striktní Naopak však zavádějí do přenosu multicarrier frekvenční filtraci a další úpravy. Vznikající synchronizace. Naopak však zavádějí do přenosu multicarrier frekvenční filtraci a interference lze redukovat úpravami přenosového formátu a také strukturou transceiveru 5G. další úpravy. novými Vznikající interference redukovat úpravami přenosového formátu a Kandidátskými variantami přenosulze jsou: strukturou 5G. Kandidátskými novými variantami přenosu jsou: •také Systém s mnohatransceiveru nosnými a bankou filtrů FBMC (Filter-Bank based Multi-Carrier) Systém s mnoha nosnými a bankou filtrů FBMC (Filter-Bank Multi-Carrier) ••Biortogonální multiplex BFDM (Biorthogonal Frequency Divisionbased Multiplexing) ••Univ. filtrovaný multiplex systém s mnoha UFMCFrequency (Universal Filtered Biortogonální BFDM nosnými (Biorthogonal DivisionMulti-Carrier) Multiplexing) ••Generalizovaný multiplex GFDM (Gen. Freq. DivisionFiltered Multiplexing). Univ. filtrovanýfrekvenční systém s mnoha nosnými UFMC (Universal Multi-Carrier) ••NCP SC (Null Cyclic Prefix Single Carrier), vhodný proFreq. oblastDivision mm vln Multiplexing) Generalizovaný frekvenční multiplex GFDM (Gen.
Generalizovaný multiplex GFDM-kandidátský formát pro 5G
Přenosový formát pro milimetrové vlny NCP – SC null cyclic prefix single carrier
Milimetrové vlny (30 až 300 GHz) mají specifické vlastnosti, odlišné od mikrovln (3 až 30 GHz): kanál šíření má velký útlum (~ f2), intenzívní odraz, dobrý rozptyl, slabý ohyb a velký Dopplerův posuv (fd = vf/c0) → malá doba koherence Tc≈ 1/ fd. Celkový útlum rádiového kanálu (včetně antén) lze zmenšit použitím směrových antén s vysokým ziskem. Dostupná šířka pásma v mm oblasti je však extrémně velká, což umožní zjednodušit rádiové rozhraní. Multiplex OFDM není pro mmw v prostředí malých buněk vhodný (velký PAPR...). Malé buňky s krátkou dobou šíření však umožňují aplikaci časového multiplexu (TDMA), u něhož je snazší určování informace CSI, vytváření bloků s velmi malou délkou apod. Při použití TDMA se v anténním poli v libovolném čase formuje jen jediný svazek, což systém BF značně zjednoduší (vystačí se zde s jediným náročným převodníkem A/D a D/A). Koncepce cyklického prefixu se zachová v podobě nulového prefixu. Takto se vytvoří zcela nový perspektivní systém s jedinou nosnou a nulovým cyklickým prefixem NCP-SC (null cyclic prefix single carrier). U něho je na konec každého datového bloku zařazena skupina nulových symbolů, která současně působí jako cyklický prefix pro následující datový blok (obr. a). Takto vytvořený systém má oproti OFDM následující přednosti: díky použití jediné nosné SC vede k nízkému poměru PAPR, postranní laloky spektra jsou výrazně potlačeny (obr. b). Při aplikaci mmw vzniká nebezpečí častého blokování, kterému se čelí prostorovou diverzitou více přístupových bodů AP, s více miniaturními anténními polí v terminálu UT a duální konektivitou mezi AP a makrobuňkami
Ghosh, A.: Millimetre-wave eLA… IEEE Jour. Selected Area in Com., June 2014
Síťové kódování Rádiové kanály jsou v pozemní komunikaci postihovány řadou nepříznivých vlivů. I když klasické zdrojové a kanálové kódování vliv těchto negativních činitelů potlačuje, je v oblasti vylepšování kvality a ochrany přenosu ještě volný prostor pro další pokrok, a to zejména při dnes již převládajícím paketovém přenosu. Síťové kódování (network coding) je jednou z perspektivních metod, jež v radiokomunikačních sítích podstatně vylepšují propustnost, spolehlivost a kvalitu služeb (QoS), ale i další faktory. Jak již naznačuje název, operaci síťového kódování může v dané síti implementovat její libovolný mezilehlý uzel, na rozdíl od klasických kódů (typu end-to-end), u nichž má kodér i dekodér v síťové architektuře svoji pevně stanovenou pozici. Příslušné operace spočívají v kódování a dekódování v obvyklém smyslu, avšak navíc k nim přibývá tzv. rekódování (recoding), které je možné realizovat přímo na již zakódovaných paketech. Síťové kódování lze také považovat za určité zobecnění konvenčních metod směrování (routing) v telekomunikačních sítích. Síťové kódování přináší tři hlavní atributy. Prvním je zvýšení propustnosti. Druhým, projevujícím se zejména v multikastových rádiových sítích, je zmenšení energie potřebné k přenosu paketů a tedy zvýšení energetické účinnosti systému. Třetím přínosem je minimalizace zpoždění přenosu paketů, jíž je dosahováno zmenšením počtu skoků potřebných k přenosu paketů v multikastové síti (připomeňme, že směrováním se rozumí technika, která v telekomunikačních systémech určuje cestu, umožňující doručení určitého sdělení od jeho zdroje k místu určení). Síťové kódování je velmi účinné zejména v radiokomunikačních systémech s mnoha mobilními terminály, které realizují mnohaskokovou komunikaci (multiple hops). Do této kategórie náleží např. perspektivní inteligentní radiokomunikační systémy D2D s mobilní síťovinovou (mesh) strukturou, zmíněné dále.
Systémy s více anténami MAS
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
Přehled systémů s více anténami MAS (Multiple Antenna Systems) SU-MIMO: Single Use - MIMO 010
010
010
010 101
Rx 101
DAS: Distributed Antenna System RAU + BBU RAU
Rx 101
101 010
C MIMO = min ( M T ; M R ) CSISO
101
MT 1989
1998
MU-MIMO: Multi User - MIMO 010
masívní MIMO: Very Large MIMO
010
010 Rx 101 1
010
101
101 Rx 010 2
101
B S
Rx 101
T1 T2
LOS MIMO: Line of Sight MIMO D d11 900 0 d + 21 90 R1 r d12 R2 900 + 900 d 22
UT UT
2005
více UT
UT
2010
BF: Beam Forming neřízené anténní pole
UE1
destruktivní interference 2005
UE 2
1990
Systémy s milimetrovými vlnami mmw
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
Útlum rádiových kanálů v oblasti milimetrových vln T. Rappaport: „Millimetre wave are very appropriate for next generation, W-LAN/5G“ • V ideálním kanálu LOS útlum mmw roste s kvadrátem frekvence f a kvadrátem vzdálenosti d • Nárust útlumu s f lze kompenzovat užitím antén s velkou směrovostí a tedy i velkým ziskem • V mmw oblasti lze - vzhledem k velmi velmi malým rozměrům snadno implementovat antény s velkým ziskem, resp. směrovostí, a také velká anténní pole s řízenými svazky (VL MIMO) • V reálném pozemském kanálu vlivem ztrát šířením (path loss) a zastínění (shadowing) roste útlum s mocninou vzdálenosti dγ ; přitom koeficient ztrát šířením γ = 2 …7 nezávisí na frekvenci • Trasy NLOS mají intenzívní odraz a rozptyl, ohyb je slabý; útlum pevných překážek je velký • Pokrytí uvnitř budov (indoor) je nutné řešit pomoci mikrobuněk, distribuovaných antén DAS, mnohaskokových reléových spojů (uzly RN) ap. Přesto zde nelze odstranit výpadky spojení • V mmw systémech nelze odstranit malé procento výpadků (outage) spojení, vyvolaných zastíněním terminálu UT blízkými osobami ap; problém řeší užití více anténních polí v jediném UT • Parametry šíření mmw neumožňuje spolehlivé, robustní celoplošné pokrytí velkých lokalit;
komplexní pokrytí mohou zajistit jen heterogenní sítě 5G, sdružující makro a mikro buňky
Útlum rádiových kanálů v oblasti milimetrových vln Pr Pt
λ = GtGr 4πd
λ = Pt 4 πd
Pr
∝
1 f2
∝ f2 ⇒
G=
4π A eff λ2
2 =
2
c0 4πdf
f = 4π c0
2
2
Prostředí
rozsah γ
městské makrobuňky
3,7 …6,5
městské mikrobuňky
2,7 …3,5
úřady (různá patra)
2,0 …6,0
obchodní domy
1,8 …2,2
průmyslové podniky
1,6 …3,3
byty
2,5 …3,5
otevřená krajina s LOS
2,0 …2,5
Útlum rádiových kanálů vlivem deště a atmosférické absorbce
Experimentální ověřování mechanizmů šíření v mm oblasti
Kooperativní rádiová komunikace v systému 5G
© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc
Klasická a kooperativní radioreléová technika v mobilních sítích Reléové uzly RN zlepšují pokrytí v zastíněných a dalších kritických oblastech. Zvětšují hustotu infrastruktury celého systému, což vede ke zkracování průměrných vzdáleností přijímač-vysílač a tedy i ke zvyšování poměrů SINR. To se pak projeví ve zvýšené spolehlivosti spojení, ve značném zvětšení kapacity sítě a také v poklesu energetické spotřeby v UT
Dva partnerské uživatelské terminály UT1 a UT2 vysílají svá vlastní data přímo ke společné základnové stanici BS. Každý z nich je však schopen také přijímat signály druhého terminálu a ty předávat, spolu se svými vlastními daty, ke stanici BS. Jsou-li oba terminály dostatečně od sebe vzdálené, potom oba kanály vytvářené určitým terminálem, tedy kanál přímý i předávaný, jsou statisticky nezávislé. Avšak mají-li být příjímány jedinou přijímací anténou, musí být ortogonální, což lze zajistit vhodným prostorově časovým kódem apod. Takto vytvořená „umělá“ vysílací diverzita zdokonaluje pokrytí, spolehlivost přenosu, imunitu vůči únikům a zvyšuje kapacitu.
Mobilní radioreléové uzly v systému 5G Mobilní radioreléový uzel v autobusu, využívající techniku přijímací diverzity
Mobilní radioreléový uzel v rychlovlaku využívající techniku přijímací diverzity
mobilní reléový uzel s měkkým předáváním
Systém 5G by měl zajistit dostupnost nabízených služeb také velmi rychle se pohybujícím uživatelům. V prostředcích hromadné dopravy (autobusy, rychlovlaky apod) budou řešit tento problém mobilní reléové uzly MRN (Mobile Relay Nodes), jež v nich budou fixně zabudovány (on-board). Mobilní uživatelé potom budou komunikovat s vnějším světem jen prostřednictvím těchto uzlů, což jim přinese některé základní výhody. Především jim umožní - díky jejich téměř fixní pozici vůči uzlu MRN a krátkému lokálnímu kanálu - kvalitní komunikaci, a to i při velmi malém výkonu jejich vysílačů. Zásadní význam má potom zjednodušené předávání (handover), které zde totiž realizuje pro celou skupinu uživatelů pouze náležitě dimenzovaný uzel MRN (s velkým vysílacím výkonem, technologií MIMO apod), komunikující se stanicí DBS aktuální makrobuňky, v níž se právě nachází. Tím se odstraní nebezpečí zahlcení sítě velkým objemem signalizace, k němuž by docházelo při současně probíhajícím předávání všemi pohybujícími se uživateli. Mobilní uzel, nebo skupina uzlů může vytvářet „mobilní síť“, která komunikuje s jinými fixními, nebo mobilními uzly uvnitř své mobilní entity, anebo i s jinými externími sítěmi.
Koordinované mnohabodové vysílání a příjem CoMP (DL) koordinované rozvrhování a formování svazku CS/CB (coordinat. scheduling and coordinated beamforming
dynamická rychlá selekce buňky DCS (taktéž DPS) (dynamic cell selection / dynamic point selection)
společné vysílání JT ze dvou sousedících buněk (joint transmission either) coherent nor noncoher.)
Tao, X.: An Overview of Coop. Com. IEEE Com. Mag., June 2012, s. 65
Díky vhodnému centrálnímu rozvrhování může každý vysílací bod TP tvarovat svůj vyzařovací diagram tak, aby jeho maximum směřovalo pouze k jeho terminálu UT; ve směru druhého terminálu má diagram nulu, takže interference jsou zde potlačeny.
pro daný terminál mají oba body TP jeho data. Tato data však vysílá vždy jen jediný z nich, a to ten jehož rádiový kanál má momentálně lepší parametry. Přepínání mezi body TP probíhá relativně velmi rychle (v intervalech řádu milisekund).
stejná data se vysílají z více bodů TP současně k jedinému uživatelskému terminálu UT, kde se koherentně, nebo nekoherentně kombinují.
Věrný plně duplexní provoz v jediném pásmu
Moderní koncepce sítě 5G
Koncepce budoucí sítě 5G, ve které se uplatňují hlavní technologie, popisované v předchozích odstavcích. Základem jsou základnové stanice BS dvou makrobuněk. Nachází se zde také základnová stanice využívající techniku masívní MIMO, je zde uplatněna pokročilá meziuzlová koordinace CoMP a strojová komunikace M2M s extrémně vysokým počtem uzlů (MMC tj. massive machine communications). Densifikaci sítě podporuje velký počet malých buněk s progresívním síťovým kódováním a s jedno i víceskokovou reléovou komunikací, jakož i komunikací D2D. Mobilním uživatelům budou zajišťovat i při vysokých rychlostech vysokou kvalitu služeb QoS mobilní radioreléové uzly MRN.
Typický uživatelský terminál pro systém 5G
Uživatelský terminál UT pro systém 5G by měl zvládat následující požadavky: ● zcela nové technologie rádiového přístupu 5G RAT, ale také starší „dědické“ technologie všech tříd: UMTS/HSPA, WiFi, Bluetooth, LTE-A/LTE-B; podpora navigačních systémů GPS, GLONASS, Galileo aj. ● podpora multianténních technik MAS: SU-MIMO, MU-MIMO, masivní MIMO, DAS, LOS MIMO.. ● podpora všech aktuálních frekv. pásem (41 pásem pro LTE/FDD/TDD/CA2/CA3; milimetrová pásma..) ● podpora pokročilého managementu interferencí AIM, s aktivní účastí UT ● široká paleta terminálů UT jak pro komunikaci H2H (oblekové, kapesní...tablety ...), tak M2M a D2D
Moderní koncepce sítě 5G Společný management a transport
společné funkcionality jádra sítě 5G flexibilní rozvinutí síťových funkcí
optimalizace služeb
nové přístupové sítě 5G
využití virtualizace síťových funkcí NFV
sítě se současnou technologií RAT
využití softwarově defin. sítí SDN
fixní přístup metal./optický
mmW síť 5G nová síť 5G: UFMC.. 3 GHz
10 GHz
30 GHz 100 GHz
Rádiová přístupová síť RAN 5G bude směsicí síťových vrstev různých dimenzí, různých vysílacích výkonů, technik spojů ve fixní infrastruktuře, rozličných technologií rádio- vého přístupu RAT atd. Základní přístup do systému bude zajišťovat nová rádiová přístupová síť RAN, alespoň částečně slučitelná se sítí LTE/LTE-A. Přístup by však měl být umožněn i starším technikám RAT (legacy RAT), zahrnujícím buňkové standardy GSM (2G), UMTS/HSPA (3G), lokální rádiové sítě WiFi, metropolitní sítě WiMAX atd. Nezbytný ovšem bude i přístup do tradičních fixních sítí. Jádro sítě 5G bude podporovat optimalizaci dosavadních služeb, jako je distribuce televizních programů a dalších audio/video kontentů (MBMS) a rychlých dat. Dále musí umožnit flexibilní rozvinování nových síťových funkcí, k nimž patří například pokročilá strojová komunikace MMC a přímá komunikace D2D, komunikace s vysokým stupněm zabezpečení, aplikace jenž vyžadují extrémně nízkou latenci přenosu apod. Jádro sítě 5G také musí efektivně zužitkovat probíhající evoluci v softwarově definovaných sítích SDN.
