POR QUE PRECISAMOS DE 5G?

A maior parte do aumento no uso de dados móveis se deve ao streaming de vídeo.
Cada usuário tem um número crescente de conexões à medida que utiliza vários dispositivos.
As redes precisarão suportar mais bilhões de gadgets como resultado da Internet das Coisas.

Os dispositivos e redes móveis precisam de se tornar mais eficientes em termos energéticos devido ao número crescente de dispositivos móveis e ao aumento do tráfego de dados.
Dado que os consumidores se habituaram às tarifas fixas e não querem pagar mais, os operadores de rede estão sob pressão para reduzir os custos de funcionamento.
A tecnologia de comunicação móvel pode oferecer novos casos de uso, novas aplicações e novos fluxos de receita para a indústria (como casos de latência ultrabaixa ou de alta confiabilidade).

Portanto, o 5G deverá proporcionar uma experiência de utilizador melhorada e um desempenho operacional bastante melhorado (por exemplo, maior eficiência espectral, taxas de dados mais elevadas e baixa latência) (próximo à rede fixa, mas oferecendo total mobilidade e cobertura). Embora mantendo níveis aceitáveis ​​de consumo de energia, despesas com equipamentos e custos de implementação e operação de rede, o 5G deve apoiar a implantação generalizada da Internet das Coisas. Deve ser capaz de suportar uma ampla gama de serviços e aplicações.

De acordo com o ITU-R M.2083, são comparadas as seguintes capacidades importantes do IMT-Advanced (4ª geração) e do IMT-2020 (5ª geração):

QUEM É ATRADO PELO USO DO 5G?
Os operadores de rede têm a oportunidade de fornecer novos serviços a novos grupos de utilizadores graças ao 5G.

DE ONDE VEM O PADRÃO 5G?
Com o objectivo de definir a próxima geração de redes de comunicações móveis para 2020 e mais além, a UIT-R estabeleceu um projecto denominado IMT-2020 com o seguinte calendário:

Consulte também o calendário e processo do IMT-2020.

No TSG #67 em março de 2015, o 3GPP formulou com SP-150149 um cronograma 3GPP sobre como contribuir para a 5ª geração de redes móveis.

Em conexão com a RAN #69 em setembro de 2015, o 3GPP realizou um workshop em Phoenix, EUA, a fim de informar o 3GPP sobre os planos IMT-2020 da ITU-R e compartilhar as visões e prioridades das empresas envolvidas em relação à(s) tecnologia(s) de rádio da próxima geração.
O resumo do presidente (RWS-150073) formulou 3 próximas etapas:

preparação de modelagem de canal para altas frequências
um estudo para desenvolver cenários e requisitos para tecnologia de rádio de próxima geração
um estudo para RAN WGs para avaliar soluções tecnológicas para tecnologia de rádio de próxima geração
Na RAN #69 em setembro de 15, o 3GPP iniciou um item de estudo Rel-14 (FS_6GHz_CH_model, RP-160210) “Estudo sobre modelo de canal para espectro de frequência acima de 6 GHz”. Este estudo foi concluído na RAN #72 em junho de 2016 com o 3GPP TR 38.900.

Nota 1: O LTE-Advanced agregava até agora espectros de até 100 MHz e operava até agora em bandas abaixo de 6 GHz. Este estudo analisa a faixa de frequência de 6 a 100 GHz e larguras de banda abaixo de 2 GHz.

Nota 2: Todo o conteúdo deste TR foi posteriormente transferido para o 3GPP TR 38.901 “Estudo de modelo de canal para frequências de 0,5 a 100 GHz” abrangendo toda a faixa de frequências.

Na RAN #70 em dezembro de 2015, o 3GPP já iniciou um item de estudo Rel-14 (FS_NG_SReq, RP-160811) "Estudo sobre cenários e requisitos para tecnologias de acesso de próxima geração" com o objetivo de identificar os cenários típicos de implantação (associados a atributos como frequência da portadora, distância entre locais, densidade de usuários, velocidade máxima de mobilidade, etc.) e desenvolver requisitos específicos para eles para o acesso de próxima geração tecnologias (tendo em conta o que é necessário para o IMT-2020).
2016 com o 3GPP TR 38.913 que descreve cenários, principais requisitos de desempenho, bem como requisitos de arquitetura, migração, serviços suplementares, operação e testes.

Em março de 2016, a ITU-R convidou candidatas a tecnologias de interface de rádio para IMT-2020 em uma carta circular. Os objetivos gerais do IMT-2020 foram definidos através do ITU-R M.2083 e os requisitos foram fornecidos no ITU-R M.2410, como por exemplo:

Os requisitos mínimos são:

Para taxa de dados de pico: Downlink: 20 Gbit/s, Uplink: 10 Gbit/s
para eficiências espectrais de pico: Downlink: 30 bit/s/Hz, Uplink: 15 bit/s/Hz
Latência do plano do usuário (usuário único, pacotes pequenos): 4 ms para eMBB, 1 ms para URLLC
latência do plano de controle (inativo => ativo): 10-20ms
Outros requisitos:

Largura de banda máxima agregada do sistema: pelo menos 100 MHz, até 1 GHz em bandas de frequência mais altas (acima de 6 GHz)
mobilidade: até 500km/h em eMBB rural
Na RAN #71 em março de 2016, 3GPP iniciou um item de estudo Rel-14 (FS_NR_newRAT, RP-170379) "Estudo sobre nova tecnologia de acesso de rádio (NR)" com o objetivo de identificar e desenvolver os componentes de tecnologia para atender a ampla gama de casos de uso (incluindo banda larga móvel aprimorada, MTC massivo, MTC crítico) e os requisitos adicionais definidos em 3GPP TR 38.913. Este estudo foi concluído na RAN #75 em 17 de março com o Rel-14 3GPP TR 38.912 que é uma coleção de recursos para novas tecnologias de acesso de rádio juntamente com os estudos de sua viabilidade e suas capacidades.

Nota: Incluídos neste item de estudo também estavam alguns TRs internos 3GPP específicos do RAN Working Group (WG): 38.802 (RAN1), 38.804 (RAN4), 38.801 (RAN3), 38.803 (RAN4).

Na RAN #75 em 17 de março, o 3GPP iniciou um item de trabalho Rel-15 (NR_newRAT, RP-181726) em "Nova Tecnologia de Acesso por Rádio". Com o tempo, esse WI foi dividido em três fases, atendendo às diferentes demandas das operadoras de rede:

“queda antecipada de Rel-15”: foco na opção de arquitetura 3, também chamada de NR não independente (NSA NR), que pode ser considerada como a primeira etapa de migração da adição de estações base NR (chamadas gNB) a um sistema LTE-Advanced de estações base LTE (eNB) e uma rede central de pacotes evoluída (EPC), ou seja, nesta opção nenhuma rede central 5G (5GC) está envolvida; congelamento funcional: 17 de dezembro, congelamento ASN.1 em 18 de março
"congelamento regular de Rel-15": foco na opção 2 de arquitetura NR autônoma, que seria uma rede de estações base NR (gNB) conectadas à rede principal 5G (5GC) sem qualquer envolvimento LTE; 1 congelamento em 18 de setembro;
Nota: Originalmente, presumia-se que todas as outras opções de arquitetura também seriam concluídas nesta fase regular de congelamento. No entanto, devido ao plano de tempo extremamente desafiador, além da opção 2, apenas a opção de arquitetura 5 (uma estação base LTE pode ser conectada a um 5GC) também foi concluída nesta fase.

“queda tardia de Rel-15”: opção de arquitetura 4 (isto seria como adicionar uma estação base LTE a uma rede SA NR onde o plano de controle é tratado através da estação base NR) e opção de arquitetura 7 (isto seria como adicionar uma estação base LTE a uma rede SA NR onde o plano de controle é tratado através da estação base LTE) mais conectividade dupla NR-NR; congelamento funcional: 18 de dezembro; ASN.1 congelou em 19 de março;
observação

1: Ilustrações das diferentes opções de arquitetura podem ser encontradas no 3GPP TR 38.801 (com a ressalva de que a terminologia ainda não era estável durante esta fase de estudo).

Nota 2: O Rel-15 distingue 2 faixas de frequência: FR1: 450 MHz – 6000 MHz e FR2: 24250 MHz – 52600 MHz; enquanto o LTE opera apenas em FR1, o NR pode operar em FR1 e FR2; é por isso que FR1 é considerado para NSA NR e FR2 é considerado para SA NR.

Como o LTE-Advanced pode cumprir partes dos requisitos do IMT-2020 para determinados casos de uso, a entrada 3GPP (chamada "5G") para o IMT-2020 tem 2 submissões:

SRIT (conjunto de tecnologias de interface de rádio): componente RIT NR + componente RIT E-UTRA/LTE (incl. LTE autônomo, NB-IoT, eMTC e conectividade dupla LTE-NR)
RIT (tecnologia de interface de rádio) NR
Nota: Os termos RIT e SRIT são discutidos e explicados em RP-171584.

QUANDO O PADRÃO 5G ESTAVA PRONTO?
Dividir o Rel-15 em múltiplas gotas acabou sendo muito desafiador, por exemplo

NSA NR ainda tinha solicitações de mudança não compatíveis com versões anteriores em 18 de setembro
inserir ASN.1 em uma especificação já congelada requer solicitações de mudança de altíssima qualidade, o que é difícil sob grande pressão de tempo
Os WGs que exigem trabalho prévio estável de outros WGs (como RAN4 para RF/RRM e RAN5 para Testes) estão trabalhando em bases instáveis ​​e lutam ainda mais para permanecer no cronograma
No entanto, o 3GPP contribuiu atempadamente para o calendário do IMT-2020 apresentado abaixo:

em janeiro de 2018 via PCG40_11 com características iniciais do NR RIT e NR+LTE SRIT
em set./out.2018 via PCG41_08 com as características do NR RIT e NR+LTE SRIT, a autoavaliação preliminar e vincular resultados orçamentários e os modelos de compliance
em junho de 2019 via PCG43_07 com os envios de candidatos 3GPP 5G de NR RIT e NR+LTE SRIT, incluindo características, conformidade e modelos de orçamento de link e a autoavaliação 3GPP TR 37.910 (este envio inclui melhorias adicionais Rel-16 das etapas 3 do IMT) para o processo -2020
Nota: Os modelos de características dão uma boa visão geral sobre a tecnologia considerada.
em junho de 2020, as visões gerais finais das especificações 3GPP via PCG45_07 para NR+LTE SRIT e PCG45_08 para NR RIT e em julho de 2020 os conjuntos de especificações finais de 2020-06 (versão 15 e 16) para a transposição dos OPs 3GPP