چرا ما به 5G نیاز داریم؟

بیشترین افزایش استفاده از داده تلفن همراه به دلیل پخش ویدئو است.
هر کاربر با استفاده از دستگاه های متعدد، تعداد اتصالات فزاینده ای دارد.
در نتیجه اینترنت اشیا، شبکه ها باید میلیاردها ابزار دیگر را پشتیبانی کنند.

به دلیل افزایش تعداد دستگاه‌های تلفن همراه و افزایش ترافیک داده، دستگاه‌های تلفن همراه و شبکه‌ها هر دو باید بهینه‌تر شوند.
از آنجایی که مصرف کنندگان به تعرفه های نرخ ثابت عادت کرده اند و نمی خواهند بیشتر بپردازند، اپراتورهای شبکه برای کاهش هزینه های جاری تحت فشار هستند.
فناوری ارتباطات سیار می‌تواند موارد استفاده جدید، برنامه‌های کاربردی جدید و جریان‌های درآمدی جدید را برای صنعت (مانند موارد تأخیر بسیار کم یا موارد با قابلیت اطمینان بالا) ارائه دهد.

بنابراین، 5G باید هم تجربه کاربری بهبود یافته و هم عملکرد عملیاتی بسیار بهبود یافته را ارائه دهد (به عنوان مثال، افزایش بازده طیفی، نرخ داده بالاتر و تأخیر کم) (نزدیک به شبکه ثابت، اما تحرک و پوشش کامل را ارائه می دهد). در حالی که سطح قابل قبولی از مصرف انرژی، هزینه تجهیزات و هزینه های پیاده سازی و عملیات شبکه حفظ می شود، 5G باید از گسترش گسترده اینترنت اشیا پشتیبانی کند. باید بتواند طیف وسیعی از خدمات و برنامه ها را پشتیبانی کند.

طبق ITU-R M.2083، قابلیت های مهم زیر IMT-Advanced (نسل چهارم) و IMT-2020 (نسل پنجم) مقایسه شده است:

چه کسی برای استفاده از 5G جذابیت دارد؟
اپراتورهای شبکه به لطف 5G این فرصت را دارند تا خدمات جدیدی را به گروه های کاربری جدید ارائه دهند.

استاندارد 5G از کجا می آید؟
به منظور تعریف نسل بعدی شبکه های ارتباطی سیار برای سال 2020 و پس از آن، ITU-R پروژه ای به نام IMT-2020 با جدول زمانی زیر ایجاد کرده است:

همچنین به برنامه و فرآیند IMT-2020 مراجعه کنید.

در TSG #67 در مارس 2015، 3GPP با SP-150149 یک جدول زمانی 3GPP در مورد نحوه مشارکت در نسل پنجم شبکه های تلفن همراه فرموله کرد.

در ارتباط با RAN #69 در سپتامبر 2015، 3GPP کارگاهی را در فونیکس، ایالات متحده آمریکا به منظور اطلاع رسانی به 3GPP در مورد برنامه های ITU-R IMT-2020 و به اشتراک گذاشتن دیدگاه ها و اولویت های شرکت های درگیر در مورد فناوری های رادیویی نسل بعدی برگزار کرد.
خلاصه صندلی (RWS-150073) 3 مرحله بعدی را تدوین کرد:

آماده سازی مدل سازی کانال برای فرکانس های بالا
مطالعه ای برای توسعه سناریوها و الزامات فناوری رادیویی نسل بعدی
مطالعه ای برای RAN WG برای ارزیابی راه حل های فناوری برای فناوری رادیویی نسل بعدی
در RAN #69 در 15 سپتامبر، 3GPP یک آیتم مطالعه Rel-14 (FS_6GHz_CH_model, RP-160210) "مطالعه مدل کانال برای طیف فرکانس بالای 6 گیگاهرتز" را آغاز کرد. این مطالعه در RAN #72 در ژوئن 2016 با 3GPP TR 38.900 تکمیل شد.

نکته 1: LTE-Advanced تا کنون طیف هایی تا 100 مگاهرتز را جمع می کرد و تا کنون در باندهای زیر 6 گیگاهرتز کار می کرد. این مطالعه به محدوده فرکانس 6 تا 100 گیگاهرتز و پهنای باند زیر 2 گیگاهرتز می پردازد.

نکته 2: کل محتویات این TR بعداً به 3GPP TR 38.901 "مطالعه مدل کانال برای فرکانس های 0.5 تا 100 گیگاهرتز" منتقل شد که کل محدوده فرکانس را پوشش می دهد.

در RAN #70 در دسامبر 2015، 3GPP قبلاً یک آیتم مطالعه Rel-14 (FS_NG_SReq, RP-160811) "مطالعه سناریوها و الزامات برای فناوری های دسترسی نسل بعدی" را با هدف شناسایی سناریوهای استقرار معمولی مانند سناریوهای استقرار معمولی، ویژگی های فرکانس بین کاربر، ویژگی های فرکانس بین کاربر مرتبط (مرتبط با ویژگی های حداکثر فاصله بین سایت) آغاز کرد. سرعت تحرک و غیره) و ایجاد الزامات خاص برای آنها برای فناوری های دسترسی نسل بعدی (گرفتن آنچه برای IMT-2020 مورد نیاز است را در نظر بگیرید).
2016 با 3GPP TR 38.913 که سناریوها، الزامات عملکرد کلیدی و همچنین الزامات معماری، مهاجرت، خدمات تکمیلی، عملیات و آزمایش را شرح می دهد.

در مارس 2016، ITU-R برای فناوری‌های رابط رادیویی کاندید برای IMT-2020 در یک نامه مدور دعوت کرد. اهداف کلی IMT-2020 از طریق ITU-R M.2083 تنظیم شد و الزامات در ITU-R M.2410 ارائه شد مانند:

حداقل الزامات عبارتند از:

برای اوج سرعت داده: Downlink: 20Gbit/s، Uplink:10Gbit/s
برای راندمان طیفی اوج: لینک پایین: 30 بیت/ثانیه/هرتز، لینک بالا: 15 بیت/ثانیه/هرتز
تأخیر صفحه کاربر (تک کاربر، بسته های کوچک): 4 میلی ثانیه برای eMBB، 1 میلی ثانیه برای URLLC
تاخیر صفحه کنترل (بیکار => فعال): 10-20 میلی ثانیه
سایر الزامات:

حداکثر پهنای باند سیستم تجمیع شده: حداقل 100 مگاهرتز، تا 1 گیگاهرتز در باندهای فرکانس بالاتر (بالای 6 گیگاهرتز)
تحرک: تا 500 کیلومتر در ساعت در eMBB روستایی
در RAN #71 در مارس 2016، 3GPP یک آیتم مطالعه Rel-14 (FS_NR_newRAT, RP-170379) "مطالعه بر روی فناوری دسترسی به رادیو جدید (NR)" را با هدف شناسایی و توسعه اجزای فناوری برای پاسخگویی به طیف گسترده ای از موارد استفاده (از جمله الزامات پیشرفته تعریف شده MTC تلفن همراه، MTCG، باند پهن انبوه، MTCG، MTCG، MTCG)، آغاز کرد. TR 38.913. این مطالعه در RAN #75 در 17 مارس با Rel-14 3GPP TR 38.912 تکمیل شد که مجموعه‌ای از ویژگی‌ها برای فناوری‌های جدید دسترسی رادیویی همراه با مطالعات امکان‌سنجی و قابلیت‌های آن‌ها است.

توجه: در این مورد مطالعه نیز برخی از TRهای داخلی 3GPP ویژه RAN Working Group (WG) گنجانده شده است: 38.802 (RAN1)، 38.804 (RAN4)، 38.801 (RAN3)، 38.803 (RAN4).

در RAN #75 در 17 مارس، 3GPP یک آیتم کاری Rel-15 (NR_newRAT, RP-181726) را در "تکنولوژی جدید دسترسی رادیویی" آغاز کرد. با گذشت زمان این WI به 3 فاز تقسیم شد که نیازهای اپراتورهای مختلف شبکه را برطرف می کند:

"Early Rel-15 drop": تمرکز بر روی گزینه 3 معماری، که NR غیرمستقل (NSA NR) نیز نامیده می شود، که می تواند به عنوان اولین مرحله مهاجرت اضافه کردن ایستگاه های پایه NR (به نام gNB) به یک سیستم LTE-Advanced از ایستگاه های پایه LTE (eNB) و یک شبکه هسته بسته تکامل یافته در شبکه هسته (EPC no55) در نظر گرفته شود. فریز عملکردی: 17 دسامبر، انجماد ASN.1 در 18 مارس
"تجمیع منظم Rel-15": روی گزینه معماری NR مستقل 2 تمرکز کنید که شبکه ای از ایستگاه های پایه NR (gNB) متصل به شبکه اصلی 5G (5GC) بدون دخالت LTE است. 1 فریز در سپتامبر 18;
توجه: در اصل همه گزینه‌های معماری دیگر نیز در این مرحله انجماد منظم تکمیل می‌شدند. با این حال، به دلیل برنامه زمانی بسیار چالش برانگیز جدا از گزینه 2، تنها گزینه معماری 5 (یک ایستگاه پایه LTE را می توان به 5GC متصل کرد) نیز در این مرحله تکمیل شد.

"داخیر Rel-15 drop": گزینه معماری 4 (این مانند افزودن یک ایستگاه پایه LTE به یک شبکه SA NR است که در آن صفحه کنترل از طریق ایستگاه پایه NR اداره می شود) و گزینه معماری 7 (این مانند افزودن یک ایستگاه پایه LTE به یک شبکه SA NR است که در آن صفحه کنترل از طریق ایستگاه پایه LTE اداره می شود) به اضافه NR-NR Dual؛ فریز عملکردی: 18 دسامبر; انجماد ASN.1 در 19 مارس.
توجه داشته باشید

1: تصاویری از گزینه های مختلف معماری را می توان در 3GPP TR 38.801 یافت (با این اخطار که اصطلاحات هنوز در طول این مرحله مطالعه پایدار نبوده است).

نکته 2: Rel-15 دو محدوده فرکانس را متمایز می کند: FR1: 450 MHz - 6000 MHz و FR2: 24250 MHz - 52600 MHz. در حالی که LTE فقط در FR1 کار می کند، NR می تواند در FR1 و FR2 کار کند. به همین دلیل است که FR1 برای NSA NR و FR2 برای SA NR در نظر گرفته می شود.

از آنجایی که LTE-Advanced می‌تواند بخش‌هایی از الزامات IMT-2020 را برای موارد استفاده خاص برآورده کند، ورودی 3GPP (به نام "5G") در IMT-2020 دارای 2 ارسال است:

SRIT (مجموعه فناوری‌های رابط رادیویی): مؤلفه RIT NR + مؤلفه RIT E-UTRA/LTE (شامل اتصال LTE مستقل، NB-IoT، eMTC و LTE-NR دوگانه)
RIT (فناوری رابط رادیویی) NR
توجه: اصطلاحات RIT و SRIT در RP-171584 بحث و توضیح داده شده است.

استاندارد 5G چه زمانی آماده بود؟
تبدیل Rel-15 به چند قطره بسیار چالش برانگیز بود، به عنوان مثال

NSA NR در 18 سپتامبر هنوز درخواست‌های تغییر غیر سازگار با گذشته داشت
قرار دادن ASN.1 در یک مشخصات از قبل منجمد شده نیاز به درخواست های تغییر با کیفیت بسیار بالایی دارد که تحت فشار زمان بالا دشوار است.
WG هایی که نیاز به پیش کاری پایدار از سایر WG ها دارند (مانند RAN4 برای RF/RRM و RAN5 برای تست) در زمینه های ناپایدار کار می کنند و حتی بیشتر برای ماندن در برنامه زمانی تلاش می کنند.
با این وجود، 3GPP به موقع به برنامه IMT-2020 که در زیر نشان داده شده است کمک کرد:

در ژانویه 2018 از طریق PCG40_11 با مشخصات اولیه NR RIT و NR+LTE SRIT
در سپتامبر/اکتبر 2018 از طریق PCG41_08 با ویژگی های NR RIT و NR+LTE SRIT، خود ارزیابی اولیه و نتایج بودجه پیوند و الگوهای انطباق
در ژوئن 2019 از طریق PCG43_07 با ارسال‌های نامزد 3GPP 5G NR RIT و NR+LTE SRIT شامل ویژگی‌ها، انطباق و الگوهای بودجه پیوند و خود ارزیابی 3GPP TR 37.910 (این ارسال شامل بهبودهای Rel-16 بیشتر مراحل IMT 3020) به -2
توجه: الگوهای ویژگی ها نمای کلی خوبی در مورد فناوری در نظر گرفته شده ارائه می دهند.
در ژوئن 2020 بررسی نهایی مشخصات 3GPP از طریق PCG45_07 برای NR+LTE SRIT و PCG45_08 برای NR RIT و در جولای 2020 مجموعه مشخصات نهایی 2020-06 (انتشار 15 و 16) برای جابجایی OPs 3GPP