ЗАЧЕМ НАМ НУЖЕН 5G?

Большая часть увеличения использования мобильных данных связана с потоковым видео.
У каждого пользователя увеличивается количество подключений, поскольку он использует множество устройств.
Благодаря Интернету вещей сетям потребуется поддерживать еще миллиарды гаджетов.

Мобильные устройства и сети должны стать более энергоэффективными из-за роста числа мобильных устройств и увеличения трафика данных.
Поскольку потребители привыкли к фиксированным тарифам и не хотят платить больше, сетевые операторы вынуждены сокращать эксплуатационные расходы.
Технология мобильной связи может предложить новые варианты использования, новые приложения и новые потоки доходов для отрасли (например, для случаев со сверхнизкой задержкой или высокой надежностью).

Таким образом, 5G должен обеспечить как улучшенный пользовательский опыт, так и значительно улучшенные эксплуатационные характеристики (например, повышенную спектральную эффективность, более высокие скорости передачи данных и низкую задержку) (близко к фиксированной сети, но предлагая полную мобильность и покрытие). Поддерживая приемлемый уровень энергопотребления, затрат на оборудование, а также затрат на внедрение и эксплуатацию сети, 5G должен поддерживать широкое распространение Интернета вещей. Он должен иметь возможность поддерживать широкий спектр услуг и приложений.

Согласно ITU-R M.2083 сравниваются следующие важные возможности IMT-Advanced (4-го поколения) и IMT-2020 (5-го поколения):

КОГО ПРИВЛЕКАЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 5G?
Сетевые операторы получили возможность предоставлять новые услуги новым группам пользователей благодаря 5G.

ОТКУДА ПОЯВЛЯЕТСЯ СТАНДАРТ 5G?
Чтобы определить следующее поколение сетей мобильной связи на 2020 год и последующий период, МСЭ-R учредил проект под названием IMT-2020 со следующим графиком:

См. также график и процесс IMT-2020.

На TSG #67 в марте 2015 года 3GPP с помощью SP-150149 сформулировал график 3GPP о том, как внести свой вклад в развитие мобильных сетей 5-го поколения.

В связи с RAN №69 в сентябре 2015 года 3GPP провела семинар в Фениксе, США, чтобы проинформировать 3GPP о планах ITU-R IMT-2020 и поделиться взглядами и приоритетами участвующих компаний в отношении радиотехнологий следующего поколения. / лет.
В резюме председателя (RWS-150073) были сформулированы 3 следующих шага:

подготовка моделирования канала для высоких частот
исследование по разработке сценариев и требований к радиотехнологиям следующего поколения
исследование для рабочих групп RAN по оценке технологических решений для радиотехнологий следующего поколения
В RAN №69 в сентябре 15 года 3GPP начал предмет исследования Rel-14 (FS_6GH_CH_model, RP-160210) «Исследование модели канала для частотного спектра выше 6 ГГц». Данное исследование завершено в РАН №72 в июне 2016 года с 3GPP TR 38.900.

Примечание 1. До сих пор LTE-Advanced агрегировал спектры до 100 МГц и работал в диапазонах ниже 6 ГГц. В этом исследовании рассматривается диапазон частот 6–100 ГГц и полоса пропускания ниже 2 ГГц.

Примечание 2: Все содержание этого ТР позднее было перенесено в 3GPP TR 38.901 «Исследование модели канала для частот от 0,5 до 100 ГГц», охватывающее весь диапазон частот.

В RAN #70 в декабре 2015 года 3GPP уже начал предмет исследования Rel-14 (FS_NG_SReq, RP-160811) «Исследование сценариев и требований к технологиям доступа следующего поколения» с целью определить типичные сценарии развертывания (связанные с атрибутами такие как несущая частота, расстояние между станциями, плотность пользователей, максимальная скорость мобильности и т. д.) и разработать к ним конкретные требования для технологий доступа следующего поколения (с учетом того, что требуется для IMT-2020).
2016 г. с 3GPP TR 38.913, в котором описаны сценарии, ключевые требования к производительности, а также требования к архитектуре, миграции, дополнительным услугам, эксплуатации и тестированию.

В марте 2016 года МСЭ-R в циркулярном письме предложил кандидатские технологии радиоинтерфейса для IMT-2020. Общие цели IMT-2020 были установлены в ITU-R M.2083, а требования были предусмотрены в ITU-R M.2410, например:

Минимальные требования:

Для пиковой скорости передачи данных: нисходящая линия связи: 20 Гбит/с, восходящая линия связи: 10 Гбит/с.
для пиковой спектральной эффективности: нисходящая линия связи: 30 бит/с/Гц, восходящая линия связи: 15 бит/с/Гц
Задержка пользовательской плоскости (один пользователь, небольшие пакеты): 4 мс для eMBB, 1 мс для URLLC
Задержка плоскости управления (в режиме ожидания => активна): 10-20 мс
Другие требования:

Максимальная совокупная полоса пропускания системы: не менее 100 МГц, до 1 ГГц в более высоких диапазонах частот (выше 6 ГГц)
мобильность: до 500 км/ч в сельской местности eMBB
В RAN № 71 в марте 2016 года 3GPP начал предмет исследования Rel-14 (FS_NR_newRAT, RP-170379) «Исследование новой технологии радиодоступа (NR)» с целью выявления и разработки технологических компонентов, отвечающих широкому спектру задач. сценарии использования (включая улучшенную мобильную широкополосную связь, массовый MTC, критический MTC) и дополнительные требования, определенные в 3GPP TR 38.913. Это исследование завершилось в РАН № 75 17 марта с выпуском Rel-14 3GPP TR 38.912, который представляет собой набор функций для новых технологий радиодоступа вместе с исследованиями их осуществимости и возможностей.

Примечание. В этот элемент исследования были также включены некоторые внутренние TR 3GPP, специфичные для Рабочей группы RAN (WG): 38.802 (RAN1), 38.804 (RAN4), 38.801 (RAN3), 38.803 (RAN4).

17 марта в RAN №75 3GPP запустил рабочий элемент Rel-15 (NR_newRAT, RP-181726) по «Новой технологии радиодоступа». Со временем этот WI был разделен на 3 этапа, отвечающие различным требованиям сетевых операторов:

«ранний выпуск Rel-15»: сосредоточьтесь на варианте архитектуры 3, также называемом автономным NR (NSA NR), который можно рассматривать как первый шаг миграции по добавлению базовых станций NR (называемых gNB) в систему LTE-Advanced LTE. базовые станции (eNB) и развитая базовая сеть пакетной передачи (EPC), т.е. в этом варианте базовая сеть 5G (5GC) не задействована; функциональное замораживание: 17 декабря, заморозка ASN.1 18 марта.
«обычное замораживание Rel-15»: сосредоточить внимание на варианте 2 автономной архитектуры NR, который будет представлять собой сеть базовых станций NR (gNB), подключенных к базовой сети 5G (5GC) без какого-либо участия LTE; 1 заморозка 18 сентября;
Примечание. Первоначально предполагалось, что все остальные варианты архитектуры также будут реализованы на этом обычном этапе заморозки. Однако из-за чрезвычайно сложного временного плана на этом этапе, кроме варианта 2, был завершен только вариант архитектуры 5 (базовая станция LTE может быть подключена к 5GC).

«Поздний сброс версии Rel-15»: вариант архитектуры 4 (это было бы похоже на добавление базовой станции LTE в сеть SA NR, где плоскость управления обрабатывается через базовую станцию NR) и вариант архитектуры 7 (это было бы похоже на добавление LTE от базовой станции к сети SA NR, где плоскость управления осуществляется через базовую станцию LTE) плюс двойное соединение NR-NR; функциональное замораживание: 18 декабря; ASN.1 заморозится 19 марта;
примечание

1: Иллюстрации различных вариантов архитектуры можно найти в 3GPP TR 38.801 (с оговоркой, что терминология еще не была стабильной на этом этапе исследования).

Примечание 2: В версии 15 различаются два диапазона частот: FR1: 450–6000 МГц и FR2: 24250–52600 МГц; хотя LTE работает только в FR1, NR может работать в FR1 и FR2; вот почему FR1 считается для NSA NR, а FR2 — для SA NR.

Поскольку LTE-Advanced может выполнять часть требований IMT-2020 для определенных случаев использования, вход 3GPP (называемый «5G») для IMT-2020 имеет два представления:

SRIT (набор технологий радиоинтерфейса): компонент RIT NR + компонент RIT E-UTRA/LTE (включая автономные LTE, NB-IoT, eMTC и LTE-NR Dual Connectivity)
РИТ (технология радиоинтерфейса) NR
Примечание. Термины RIT и SRIT обсуждаются и объясняются в RP-171584.

КОГДА СТАНДАРТ 5G БЫЛ ГОТОВ?
Разделение Rel-15 на несколько капель оказалось очень сложной задачей, например

18 сентября АНБ NR все еще имело необратимо совместимые запросы на изменение.
вставка ASN.1 в уже замороженную спецификацию требует запросов на изменения очень высокого качества, что сложно в условиях дефицита времени.
Рабочие группы, которым требуется стабильная предварительная работа от других рабочих групп (например, RAN4 для RF/RRM и RAN5 для тестирования), работают на нестабильной почве и еще больше изо всех сил пытаются уложиться в временной план.
Тем не менее, 3GPP вовремя внес свой вклад в график IMT-2020, показанный ниже:

в январе 2018 г. через PCG40_11 с начальными характеристиками NR RIT и NR+LTE SRIT.
в сентябре/октябре 2018 г. через PCG41_08 с характеристиками NR RIT и NR+LTE SRIT, предварительными результатами самооценки и бюджета связи, а также шаблонами соответствия.
в июне 2019 года через PCG43_07 с предложениями кандидатов 3GPP 5G NR RIT и NR+LTE SRIT, включая шаблоны характеристик, соответствия и бюджета связи, а также самооценку 3GPP TR 37.910 (это представление включает в себя дальнейшие улучшения версии 16 для этапов 3 IMT) -2020 процесс
Примечание. Шаблоны характеристик дают хорошее представление о рассматриваемой технологии.
в июне 2020 года окончательные обзоры спецификаций 3GPP через PCG45_07 для NR+LTE SRIT и PCG45_08 для NR RIT, а в июле 2020 года окончательные наборы спецификаций 2020-06 (выпуски 15 и 16) для транспонирования 3GPP OP.