Doc. Ing. Václav Žalud, CScKatedra radioelektroniky FEL

ČVUT v Praze

Systém pozemní komunikacepáté generace: 5G

© Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

Vývoj evropských buňkových standardů GSM (2G: 1990) → UMTS/HSPA (3G: 2000) → LTE/WiMAX (4G: 2010)

1990 1995 2000 2005

DL: 1894,4 kbit/s; UL: 947,2 kbit/s(64QAM, MSRD, MCDL, MS typ 2

Vývoj systémů veřejné pozemní komunikace

Vývoj systémů veřejné pozemní komunikace

2G (1990)TDMAGSM, IS 54...

5G (2020)zatím neurčen

1G (1980)FDMANMT, AMPS...

generace:přístup:standardy:

4G (2010)OFDMLTE/LTE-A

3G (2000)CDMAUMTS/HSPA...

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

f

ortogonální kanály OFDM kanály FDM

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;

voice centric data centric

8 x 0,577 = 4,615 ms slot = 0,577 msčas t [ms]

fre

kve

nce

rámec TDMA

spojitý hovor

7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7

7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0

0

1 kanál = 200 kHz

modulace GMSK

fb tot = 270,8 kbit/s

signál CDMA

vstupní data

rozprostírací

kód

rozprostřený

signál

(data x kód)

+1

-1

+1

-1

+1

-1

rozprostření spektra ve vysílači

bit

čip

rozprostřený signál

(data x kód)

+1

-1

+1

-1

+1

-1

rozprostírací

kód

výstupní data

zúžení spektra v přijímači

BPSKdatavstup

mod 2

kód PN

nosná cos t

BPSKdatavstup

mod 2

kód PN

nosná cos t

rozprostřený signál

rádiový kanál

řeč,(data)

řeč + SMS(paket. data)

velmi rychlá data, multimédia

radiokomunikacerychlost > 10 Gbit/s

monitoring M2Mrychlost: 10 bit/s/5 let

pouze řeč analog. systém

předcelulární

generace

dálkové řízení RCodezva: <1 ms

1980 1990 2000 2010

2020

rychlá data+ video + řeč

METIS: globální projekt vývoje systému 5G (EU& China)(Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society)

Vedoucí osobnosti vývoje systému 5G

Theodor Rappaport Wonil Roh: vice president Adv. Com., Samsung Electr., Korea

John Thompson: Univ. of Edinburgh

Xiaohu Ge: Huazong University, China

Hsio-Chun Wu: Kun University,Taiwan

Ralf Irmer: TU Dre-sden, Vodafone UK

Hong Jiang: Jiatong Univ. China, Alcatel

Theodor Rappaport: Professor of Electr. and. Comp. Eng. NY

Gerhart Fettweis: TH Aachen, Vodafon TU

Siavash Alamouti: Un. Brit Columbia...

IEEE Commun. Mag., Febr/May 2014

Buňkové struktury a jejich vývoj

© Doc. Ing. Václav Žalud,CSc

Buňkové struktury s různým činitelem opakování RF

výkon

výkon

výko

n

Architektura systémů GSM/UMTS a LTE/SAE

eNB eNB

MME S-GW

P-GW

eNB eNB

MME S-GW

P-GW

X2-C

X2-U

S11S10 S5

S1-C

S1-U S1-U

rozhraní: uživatelské U (UP) kontrolní C (CP)

LTE/SAE ~ EPS

SAE ~ EPC(AGW)

LTE ~ E-UTRAN

SAE GW (UP)

SGi

MMESGSN

MMEBSC MMERNC

MMEBTS MMENodeB

S3

Gb

Gr

Iu-UIu-C

S4

S7

IubAbis

GSM/GPRS UMTS/HSPA

S6

sítě mimo 3GPP(WiMAX, WiFi...)

S2a/b/c Internet, dalšíslužby na bázi IP...

starší sítě 3G:3GPP/3GPP2

S1-C

k jiným MME (CP)MMEHLR

MMEPCRF

UE (PDA) UE (PC)MS

mobilní stanice UE(User Equipment)

eNB: Evolved NodeB; MME:Mobility Management Entity; S-GW: Serving Gateway; P-GW: Packet Data ServingGateway; SAE: System Architecture Evolution; EPC: Evolved Packet Core; AGW: Access GateWay; EPS: EvolvedPacket System; E-UTRAN: Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network

UuUm

kontrolní rovina (CP) uživatelská rovina (UP)

„vertical architecture“ „horizontal architecture“

Vývoj buňkových koncepcí od homogenních k heterogenním

rádiová přístupová síť RAN

okolní buňky s odlišnými kanály

RFU

RFU

RFU

BBU

okolní buňky

dedikovaný duplexní spoj (rádiový, metalický) o délce řádu km i více

MS

RFU: Radio Frequency Unit

BBU: Base Band Unit

MS: Mobile Station

veřejná telefonní

síť PSTN

jádro mob. sítě CN:

mobilní ústředna,

výstupní brána...

jiné mobilní sítě

koax.až 30 m

mobilní backhaul

jádro sítěsíť „backhaul“ externí sítě

BBU

BBU

BBU

mobile fronthaul

centrální kabinet BBUcentral office (CO) virtual BBU pool

CO CO

CO

DROF resp. CPRI

mobile backhaul

RRH: Remote Radio HeadBBU: Base Band UnitCO: Central Office (pool)CN: Core NetworkDROF: Digital Radio over FiberCPRI: Common Public Radio Interface

RRHRRH

RRH

RRHRRH

RRH

RRHRRH

RRH

jádro sítě

CN

vzdálené datové centrum

(cloud computing)

X2

X2S1

deštníková makrobuňka

optické spoje

Heterogenní buňková síťvelké i malé buňky, reléové uzly, D2D...

poža

da

vky n

a k

apa

citu

vnitřky budov

města

předměstívenkov

různá prostředí

rovnoměrné pokrytív homogenní síti

pokrytí v síti heterogenní

rozložení provozu

Homogenní buňková síťjen zhruba stejné velké buňky

Standard LTE/LTE-A/LTE-B

© Doc. Ing. Václav Žalud,CSc

Ortogonální frekvenční multiplex OFDM(jako základ mnohonásobného přístupu OFDMA/FDMA)

68

Přehled základních vlastností standardu LTE (Rel 8)

Hlavní rysy standardů LTE-A a LTE-BVydání 3GPP termín základní charakteristiky

LTE- A

Rel 10 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 rozšířenoua flexibilnější strukturou referenčních signálů RS

Rel 11 2012 Q4

propojení služeb na bázi pokročilé verze IP; nástupkoordinovaného mnohabodového vysílání a příjmu CoMP;podpora heterogenních sítí; nástup pokročilých typů;přijímačů v UE a vícestandardních stanic eNB

LTE- B Rel 12 2014 Q2

budování zdokonalených heterogenních sítí; dalšívylepšování anténních technik (zavádění aktivníchanténních polí AA a vertikální formování svazků); dalšívylepšování metod koordinovaného mnohabodovéhovysílání a příjmu CoMP; zvyšování energetické účinnostiprovozu základnových stanic; nástup komunikace strojovéhotypu M2M a přímá komunikace D2D; nové aplikace: MBMS,

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 OFDMNedostatky multiplexu OFDM, založeném na ortogonalit ě subnosných vln • Velký poměr špičkové ku střední hodnotě PAPR (Peak to Average Power Ratio), kladoucí nadměrné nároky na koncové zesilovače ve vysílačích• Velká citlivost na frekvenční/fázový ofset subnosných vlivem Dopplerova jevu ap.• Silné postranní laloky vně užitečného spektra OFDM, ztěžující využití „bílých děr“ • Snižování energetické i spektrální účinnosti zavedením cyklického prefixu CP• Obtížné snižování latence přenosu, vyžadující krátké vysílací časové intervaly TTI (Transmission Time Intervals), u OFDM nesnadno dosažitelné• Problémy spojené s přenosem nadměrné signalizace nepravidelný přenos krátkých sdělení v M2M , jež pak může snadno přesáhnout objem přenášených datZávěr: klasický ortogonální frekven ční multiplex OFDM, úsp ěšný v systémech 4G, není pro systémy 5G s rozší řenými aplikacemi (M2M, RC...) optimální .Nové techniky, nahrazující OFDM, užívají z důvodů imunity vůči mnohocestnému šíření většinou rovněž přenos s mnoha subnosnými vlnami (multitone). Avšak tytonové formáty opoušt ějí náro čné principy ortogonality subnosných a striktní synchronizace . Naopak však zavádějí do přenosu multicarrier frekvenční filtraci a další úpravy. Vznikající interference lze redukovat úpravami přenosového formátu a také strukturou transceiveru 5G. Kandidátskými novými variantami přenosu jsou:• Systém s mnoha nosnými a bankou filtrů FBMC (Filter-Bank based Multi-Carrier) • Biortogonální multiplex BFDM (Biorthogonal Frequency Division Multiplexing)• Univ. filtrovaný systém s mnoha nosnými UFMC (Universal Filtered Multi-Carrier)• Generalizovaný frekvenční multiplex GFDM (Gen. Freq. Division Multiplexing)

Nedostatky multiplexu OFDM, založeném na ortogonalit ě subnosných vln • Velký poměr špičkové ku střední hodnotě PAPR (Peak to Average Power Ratio), kladoucí nadměrné nároky na koncové zesilovače ve vysílačích• Velká citlivost na frekvenční/fázový ofset subnosných vlivem Dopplerova jevu ap.• Silné postranní laloky vně užitečného spektra OFDM, ztěžující využití „bílých děr“ • Snižování energetické i spektrální účinnosti zavedením cyklického prefixu CP• Obtížné snižování latence přenosu, vyžadující krátké vysílací časové intervaly TTI (Transmission Time Intervals), u OFDM nesnadno dosažitelné• Problémy spojené s přenosem nadměrné signalizace při nepravidelném přenosu krátkých sdělení v M2M, jež pak může snadno přesáhnout objem přenášených dat Závěr:Klasický ortogonální frekven ční multiplex OFDM, úsp ěšný v systémech 4G, není pro sy-stémy 5G s rozší řenými aplikacemi (M2M, RC...) optimální. Nové tech niky, jež nahrazují OFDM, užívají z d ůvod ů imunity v ůči mnohocestnému ší ření většinou rovn ěž přenos s mnoha subnosnými vlnami (multitone). Avšak tyto nov é formáty opustily náro čné princi-py ortogonality subnosných vln a pevné synchronizac e. Naopak však zavádějí do přenosu multicarrier frekvenční filtraci a další úpravy. Vznikající interference lze redukovat úpravami přenosového formátu a také strukturou transceiveru 5G. Kandidátskými novými variantami přenosu jsou:• Systém s mnoha nosnými a bankou filtr ů FBMC (Filter-Bank based Multi-Carrier) • Biortogonální multiplex BFDM (Biorthogonal Freque ncy Division Multiplexing)• Univ. filtrovaný systém s mnoha nosnými UFMC (Uni versal Filtered Multi-Carrier)• Generalizovaný frekven ční multiplex GFDM (Gen. Freq. Division Multiplexing ). • NCP SC (Null Cyclic Prefix Single Carrier), vhodn ý pro oblast mm vln

Generalizovaný multiplex GFDM-kandidátský formát pro 5G

Přenosový formát pro milimetrové vlny NCP – SCnull 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 perspektivnísystém s jedinou nosnou a nulovým cyklickým prefixe m 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 kdyžklasické zdrojové a kanálové kódování vliv těchto negativních činitelů potlačuje, je v oblastivylepšování kvality a ochrany přenosu ještě volný prostor pro další pokrok, a to zejména přidnes již převládajícím paketovém přenosu. Síťové kódování (network coding) je jednou zperspektivních metod, jež v radiokomunikačních sítích podstatně vylepšují propustnost,spolehlivost a kvalitu služeb (QoS), ale i další faktory.

Jak již naznačuje název, operaci sí ťového kódování m ůže v dané síti implementovatjejí libovolný mezilehlý uzel, na rozdíl od klasických kód ů (typu end-to-end), u nichž mákodér i dekodér v sí ťové architektu ře svoji pevn ě stanovenou pozici . Příslušné operacespočívají v kódování a dekódování v obvyklém smyslu, avšak navíc k nim přibývá tzv.rekódování (recoding), které je možné realizovat přímo na již zakódovaných paketech. Síťovékódování lze také považovat za určité zobecnění konvenčních metod směrování (routing)v telekomunikačních sítích.Síťové kódování p řináší t ři hlavní atributy. Prvním je zvýšení propustnosti. Druhým,projevujícím se zejména v multikastových rádiových sítích , je zmenšení energiepot řebné k p řenosu paket ů a tedy zvýšení energetické ú činnosti systému. T řetímpřínosem je minimalizace zpožd ění přenosu paket ů, jíž je dosahováno zmenšením počtuskoků potřebných k přenosu paketů v multikastové síti (připomeňme, že směrováním serozumí technika, která v telekomunikačních systémech určuje cestu, umožňující doručeníurčitého sdělení od jeho zdroje k místu určení).Síťové kódování je velmi účinné zejména v radiokomunikačních systémech s mnohamobilními terminály, které realizují mnohaskokovou komunikaci (multiple hops). Do tétokategórie náleží např. perspektivní inteligentní radiokomunikační systémy D2D s mobilnísíťovinovou (mesh) strukturou, zmíněné dále.

Systémy s více anténami MAS

© Doc. Ing. Václav Žalud,CSc

Přehled systémů s více anténami MAS (Multiple Antenna Systems)

RAU + BBU

RAU

MT

SU-MIMO: Single Use - MIMO

MU-MIMO: Multi User - MIMO

Rx

010

Rx

010

101 101

010 010

101

101

101

010

Rx

1

010

Rx

010

101 101

010 010

101

101

101

010

Rx

22005

1998SISORTMIMO );(min CMMC =

neřízené anténní pole

1990

900

900

d11

d21

d12

d2290

0

900

T1

T2

R1

R2+

+

D

r

LOS MIMO: Line of Sight MIMO

2005

DAS: Distributed Antenna System

víceUT UT UT

UT

B

S

masívní MIMO: Very Large MIMO

destruktivní interference

UE1

UE 2

BF: Beam Forming

2010

1989

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 zastí-

něním 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 sít ě 5G, sdružující makro a mikro bu ňky

Útlum rádiových kanálů v oblasti milimetrových vln

22

2

π

πλ

πλ=

==dfd

dGG

P

P

P

P

4c

4

4

t

r

rtt

r

0

21

f∝ ⇒∝ 2f

Prost ředí 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

2

02eff

c4

A4

π=π= f

λ

G

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 vzastíněných a dalších kritickýchoblastech. Zvětšují hustotu infra-struktury celého systému, což vede kezkracování průměrných vzdálenostípřijímač-vysílač a tedy i ke zvyšovánípoměrů SINR. To se pak projeví vezvýšené spolehlivosti spojení, veznačném zvětšení kapacity sítě a takév poklesu energetické spotřeby v UT

Dva partnerské uživatelské terminály UT1 a UT2vysílají svá vlastní data přímo ke společnézákladnové stanici BS. Každý z nich je všakschopen také přijímat signály druhého terminálu aty předávat, spolu se svými vlastními daty, kestanici BS. Jsou-li oba terminály dostatečně odsebe vzdálené, potom oba kanály vytvářenéurčitým terminálem, tedy kanál přímý i předávaný,jsou statisticky nezávislé. Avšak mají-li býtpříjímány jedinou přijímací anténou, musí býtortogonální, což lze zajistit vhodným prostorověčasovým kódem apod. Takto vytvořená „umělá“vysílací diverzita zdokonaluje pokrytí, spolehlivostpřenosu, imunitu vůči únikům a zvyšuje kapacitu.

Mobilní radioreléové uzly v systému 5G

Systém 5G by měl zajistit dostupnost nabízených služeb také velmi rychle se pohybujícímuživatelům. V prostředcích hromadné dopravy (autobusy, rychlovlaky apod) budou řešit tentoproblém mobilní reléové uzly MRN (Mobile Relay Nodes), jež v nich budou fixně zabudovány(on-board). Mobilní uživatelé potom budou komunikovat s vnějším světem jenprostřednictvím těchto uzlů, což jim přinese některé základní výhody. Především jim umožní- díky jejich téměř fixní pozici vůči uzlu MRN a krátkému lokálnímu kanálu - kvalitníkomunikaci, a to i při velmi malém výkonu jejich vysílačů. Zásadní význam má potomzjednodušené předávání (handover), které zde totiž realizuje pro celou skupinu uživatelůpouze náležitě dimenzovaný uzel MRN (s velkým vysílacím výkonem, technologií MIMOapod), komunikující se stanicí DBS aktuální makrobuňky, v níž se právě nachází. Tím seodstraní nebezpečí zahlcení sítě velkým objemem signalizace, k němuž by docházelo přisoučasně probíhajícím předávání všemi pohybujícími se uživateli.

Mobilní uzel, nebo skupina uzlů může vytvářet „mobilní síť“, která komunikuje s jinýmifixními, nebo mobilními uzly uvnitř své mobilní entity, anebo i s jinými externími sítěmi.

Mobilní radioreléový uzel v autobusu, využívající techniku přijímací diverzity

Mobilní radioreléový uzel v rychlovlaku využívající techniku přijímací diverzity

mobilní reléový uzel s měkkým předáváním

Koordinované mnohabodové vysílání a příjem CoMP (DL)

koordinované rozvrhovánía formování svazku CS/CB(coordinat. scheduling andcoordinated beamforming

dynamická rychlá selekcebuňky 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 centrálnímurozvrhování může každý vysíla-cí bod TP tvarovat svůj vyzařo-vací diagram tak, aby jehomaximum směřovalo pouze kjeho terminálu UT; ve směrudruhého terminálu má diagramnulu, takže interference jsouzde potlačeny.

pro daný terminál mají obabody TP jeho data. Tato datavšak vysílá vždy jen jediný znich, a to ten jehož rádiovýkanál má momentálně lepšíparametry. Přepínání mezibody TP probíhá relativně

velmi rychle (v intervalechřádu milisekund).

stejná data se vysílají z více bodů TP současně k jediné-mu 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 vpředchozích odstavcích. Základem jsou základnové stanice BS dvou makrobuněk. Nacházíse zde také základnová stanice využívající techniku masívní MIMO, je zde uplatněna pokro-čilá meziuzlová koordinace CoMP a strojová komunikace M2M s extrémně vysokým počtemuzlů (MMC tj. massive machine communications). Densifikaci sítě podporuje velký početmalých buněk s progresívním síťovým kódováním a s jedno i víceskokovou reléovou komu-nikací, jakož i komunikací D2D. Mobilním uživatelům budou zajišťovat i při vysokýchrychlostech vysokou kvalitu služeb QoS mobilní radioreléové uzly MRN.

Typický uživatelský terminál pro systém 5G

Uživatelský terminál UT pro systém 5G by m ěl 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

nové přístupové sítě 5G

3 GHz 10 GHz 30 GHz 100 GHz

nová síť 5G: UFMC..

mmW síť 5G

sítě se současnou

technologií RAT

fixní přístup

metal./optický

společné funkcionality jádra sítě 5G

flexibilní rozvinutí síťových funkcí

optimalizace služeb

využití virtualizace síťových funkcí NFV

využití softwarově defin. sítí SDN

Společný managementa transport

Rádiová p řístupová sí ť RAN 5G bude směsicí síťových vrstev různých dimenzí, různýchvysílacích výkonů, technik spojů ve fixní infrastruktuře, rozličných technologií rádio- véhopřístupu RAT atd. Základní přístup do systému bude zajišťovat nová rádiová přístupovásíť RAN, alespoň částečně slučitelná se sítí LTE/LTE-A. Přístup by však měl být umožněni starším technikám RAT (legacy RAT), zahrnujícím buňkové standardy GSM (2G),UMTS/HSPA (3G), lokální rádiové sítě WiFi, metropolitní sítě WiMAX atd. Nezbytnýovšem bude i přístup do tradičních fixních sítí.

Jádro sít ě 5G bude podporovat optimalizaci dosavadních služeb, jako je distribucetelevizních programů a dalších audio/video kontentů (MBMS) a rychlých dat. Dále musíumožnit flexibilní rozvinování nových síťových funkcí, k nimž patří například pokročilástrojová komunikace MMC a přímá komunikace D2D, komunikace s vysokým stupněmzabezpečení, aplikace jenž vyžadují extrémně nízkou latenci přenosu apod. Jádro sítě 5Gtaké musí efektivně zužitkovat probíhající evoluci v softwarově definovaných sítích SDN.