5G-verkot : ominaisuudet, tekniikat ja arkkitehtuuri

Abstract

Parhaillaan rakennettava 5G-verkko vähentää edellisten sukupolvien teknologioiden rajoituksia. 5G:n avainominaisuuksia ovat kehittynyt mobiililaajakaista, erittäin alhaisen viiveen luotettava tiedonsiirto ja massiivinen koneiden välinen viestintä. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että 5G-verkko sisältää mobiilit palvelut ja kiinteät viestintäpalvelut sekä nopean Internet-yhteyden, jolla on pieni viive, ja lisäksi erikoistuneet verkot ja yritysverkot taloutta ja teollisuutta varten.

5G-alustan palvelut ovat synergistisiä ja skaalautuvia, eivätkä rajoitu vain kerran määritettyihin toimintoihin. 5G toimii uusien palvelujen ja DevOps-sovellusten kehittämisalustana, kun kehittäjät luovat uusia toimintoja yhteistyössä niiden toteuttamisesta ja käytöstä vastaavien ryhmien kanssa.

Ekosysteemi, joka perustuu 5G-tekniikkaan, edellyttää useiden taajuusalueiden käyttöä: sekä noin 6 GHz:n taajuusalueen, että yli 20 GHz:n alueita. Tärkeätä on ilmaisten taajuuksien saatavuus alueella 4,6 – 7,1 GHz. Koska korkeiden taajuuksien alueet eivät ole olleet käytössä nykyisillä mobiiliverkoilla, niiden kehittämiseen liittyy laadullisesti uusien verkko- ja arkkitehtuuriratkaisujen kehittäminen.

Skaalautuva OFDM-modulaatio tukee verkoissa käytettäviä alikantoaaltojen välisiä muuttuvia etäisyyksiä. Verrattuna LTE-numerologiaan (alikantoaaltoväli ja symbolipituus), merkittävin ero, joka voidaan huomata, on, että NR-tekniikka tukee useita erityyppisiä alikantoaaltovälejä. Polaarikoodaustekniikka lisää vähintään kolminkertaisesti verkon taajuusspektrin tehokkuutta verrattuna nykyisiin RAN-standardeihin. Tämän avulla pystytään data dekoodaamaan yksinkertaisesti, mikä vähentää 5G-verkkojen käyttöönoton kustannukset minimiin. Polaarikoodaus tekee myös mahdolliseksi käyttää tiedonsiirtonopeutta, joka on lähellä Shannonin raja-arvoa.

Eri käyttötapauksilla on eri tarpeet 5G-verkoissa, kuten suuri datamäärä tai millimetriaalloilla suuri siirtonopeus. Operaattoreiden on muutettava langattomia verkkojaan nopeasti myös kapasiteetin skaalauksen lisäämiseksi ja hallinnan yksinkertaistamiseksi.

5G network is currently under development to reduce the limitations of technology of previous generations once it deplored. The key features of 5G include advanced mobile broadband, ultra-low latency, reliable data transfer, and massive machine-to-machine communication. In general, a 5G network includes mobile and fixed communication services as well as low latency high-speed Internet access for both specialized and corporate networks for economy and industry.

5G platform services are synergistic and scalable and are not limited to the once-defined functions. 5G serves as a platform for developing new services and DevOps applications as developers create new functionality in collaboration with the teams responsible for their implementation and use.

An ecosystem based on 5G technology requires the use of several frequency bands: both around 6 GHz and above 20 GHz. What is important is the availability of free frequencies in the range of 4.6 to 7.1 GHz. As high-frequency areas have not previously been used on existing mobile networks, their advancement involves developing a qualitatively new network and architectural solutions.

Scalable OFDM modulation supports variable distances between the subcarriers used in networks. Compared to LTE numerology (subcarrier interval and symbol length), the most significant difference that can be observed is that NR technology supports several different types of subcarrier intervals. Polar coding technology increases the efficiency of the network frequency spectrum by at least three times compared to the current RAN standards, allowing data to be decoded simply, which minimizes the cost of deploying 5G networks. Polar coding also makes it possible to use the data rate close to the Shannon limit.

Different use cases have different needs in 5G networks such as large amounts of data or high transmission speeds with millimeter waves. In addition to that, operators need to quickly change their wireless networks to increase capacity scaling as well as simplify management.