Beşinci nesil mobil ağ (5G) 4G LTE'nin temiz bir yedeklenmemektedir; bu, gelecek yıllarda mevcut altyapının yanında çalışmak için tasarlanmış bir evrimdir. 5G Yeni Radyo (NR) ve 4G LTE, yüksek çözünürlükte ağlarını, temelleri ve en düzgün iletişimleri sağlayan, en düzgün şekilde çalışan mühendislere olanak sağlar.
5G-4G Entegrasyonunda Anahtar Mühendisliği Meydanları
4G LTE ile 5G'yi birleştirmek, temel olarak iki radyo teknolojisini, her biri kendi dalgaformu, numeroloji ve protokol yığını ile uyumlu hale getirmek gerekir. birincil zorluklar radyo-fretleri, donanım uyumluluğu, ağ mimarisi karmaşıklığı, geçncy ve güvenilirlik garantileri, geri çalışma alanları ile gruplanabilir.
Spectrum Coexistence ve Interference Management
5G NR, 50 GHz'den daha fazla çalışmaya hazırdı, 4G LTE frekanslarını 700 MHz ve 3.8 GHz arasında tutuyordu. Her iki teknoloji de aynı lisanslı grubu paylaşıyor - genellikle 5G dağıtımlarında - dikkatli bir koordinasyon, özellikle de 5G'in üzerinde bir tek taşıyıcının hem de LTE ve NR trafiğinin aynı anda taşınmasını sağlarken, ancak DSS zamanlamasını sağlar ve trafik mixerleri için optimize edilmesi durumunda, özellikle de en iyi şekilde kontrol edilebilirliği azaltmalıdır.
Donanım ve Site Altyapı Limitleri
4G baz istasyonları genellikle ev mirası radyo birimleri, antenler ve arka kutup bağlantıları için tasarlanmamış 5G'nin daha geniş bant genişliği ve daha düşük gecikme gereksinimleri için tasarlanmamış, her site büyük MIMO ve lojistik olarak zorludur. Ortak bir yaklaşım, çok fazla teknoloji kafalarını dağıtmaktır (RHs) her iki LTE ve NR sinyalleri aynı donanımdan yararlanır, genellikle bir dijital işleme ünitesini kullanarak.
Network Architecture Kompleksi: NSA vs. SAĞLI
Üçüncü Nesil Ortaklığı Projesi (3GPP) 5G dağıtım için iki birincil mimari belirledi: Kullanıcı verileri, LTE ve NR arasında bölünebilirken (EUTRA 3x/3a), 5G radyosu, akışta önemli bir karmaşıklığa kavuşturulur, mobilite yönetimi ve politika uygulamaları arasındaki elektiviteli ağların sabitlenmesi gerekir.
Latency ve Reliability Garantileri
5G, ultra hassas düşük çözünürlükte iletişim (URLLC) için 1 ms kadar düşük seviyelerdeki hızları vaat ediyor, 4G LTE genellikle bu hedefleri iki bağlantı ortamında çalıştırıyor, kullanıcı tarafından doğrudan veri toplama ve otomatik olarak 5G NR'nin sıkılama sistemleri ile uyumlu hale getirilmesi için otomatik olarak ağ üzerinden doğrulanmış verileri ihlal ediyor.
Backhaul ve Transport Network Strain
5G NR'nin yüksek bant genişliği (altın ve 400 MHz'deki mmWave'deki taşıyıcı başına 100 Mbps'ye kadar) bağlanır ve büyük MIMO, yüksek modülasyon ve multi-carriere sahip olan yükselteçleri genişletebilirken, 100 Mbps-1 Gbps agresyon ağının hızlanmış olması gereken 10 Gbps'yi aşan hıza veya yüksek çözünürlükte genişletebilir.
Güç tüketimi ve ısı Yönetimi
Mevcut 4G sitelerine 5G radyoları eklemek, toplam enerji tüketimini önemli ölçüde artırır. Massive MIMO dizileri 64 veya 128 anten elementleri ile 2-3 kW per ünitesi çizebilir, 3GPP tarafından tanımlanan tipik bir 4G radyo. mevcut LTE donanımla birlikte, site gücü bütçeleri genellikle mevcut AC beslemelerini, batarya yedeklemelerini ve soğutma kapasitelerini aşıyor. Operatörler düşük trafik sırasında kablo seviyesindeki tasarruf özelliklerini dağıtıyor ve 3GPP tarafından tanımlanan gelişmiş uyku modları.
Güvenlik ve Çalışma Vulner yükümlülükleri
İki nesil mobil ağ, saldırı yüzeyi genişletiyor. NSA modundaki çift özel güvenlik kontrolü uçağının iki yanı sıra LTE ve NR bacaklarına bağlı olarak, doğru bir şekilde şifrelenmeme veya değiştirmeye konu olan mesajların belirlenmesi gerekir.Contual 4G EPC bileşenleri 5G AKA protokolüne dayanan abonelik saklama ve birincil kimlik doğrulama gibi farklı güvenlik özellikleri için destekten yoksundur. InterRATovers, tüm temel uzlaşma ve transferlere de uygulanabilir.
Hareketlilik ve Servis Sürekliliği
Kullanıcılar 5G ve 4G kapsama alanları arasında hareket ettikleri gibi sorunsuz bağlantı bekliyorlar. NSA mimarisinde, cihaz sadece LTE (kontrol için) birincil bir bağlantı tutar ve aynı zamanda EN-DC düğümleri arasında bir ikincil NR taşıyıcısını da kaldırır. ancak NR sinyali dediğinde, ağ "SCG (İkinci Hücre Grubu) salıverme"yi tetiklemelidir ve sadece LTE ile devam etmelidir.Bu prosedür, seansları tamamen dağıtılır.
Çözümleri ve En İyi Uygulamalar
Network operatörleri ve satıcılar bu zorlukların üstesinden gelmek için bir teknoloji ve dağıtım stratejileri geliştirdiler. Aşağıdaki çözümler ticari ağlarda yaygın olarak kabul edilir.
Dinamik Spectrum Paylaşımı (DSS) Optimizasyonlar
DSS, LTE ve NR'nin aynı taşıyıcıyı bir seferde tahmin ederek aynı taşıyıcıyı işgal etmesine izin veriyor.Instegrad moda. Modern DSS uygulamaları, LTE ve NR kaynakları arasındaki bölünmeyi dinamik olarak optimize ediyor. Örneğin, NR trafiği düşük olduğunda, daha fazla kaynak bloğu da LTE-LTE coşkuyla tanıştırıyor.
Çift-Mode ve Multi-Band Donanım
Modern bazband birimleri ve radyo kafaları, aynı donanım platformu üzerinde her iki diskteki PHY yığınlarını aynı şekilde destekleyebilmek için tasarlanmıştır.Bu, kule alanını, taksileme ve güç tüketimini azaltır. Pratikte, 700 MHz (NR için) ve 3500 MHz (bir birim için) tek birime dahil olmak üzere, bir tek bir kirişe kadar, kuleyi birleştirir.Bu, kule alanını, taksileme ve güç tüketimini azaltır.
Ağ Sanallaştırma ve Slicing
Sanallaştırma, ağ özel donanımdan işlevlerini birleştirir, 4G EPC ve 5G Core'un aynı bulut altyapısında çalışmasını sağlar. Network slicing, bir operatörün birden çok mantıksal ağ oluşturmasını sağlar - her biri farklı hizmet türleri için optimize etti (örneğin, eMBB, URLLC, mMTC) - paylaşılan bir fiziksel ağ üzerinden. entegre bir 4G/5G ayarında, bu da mekanik donanım için gerekli olan 5GPP'nin şifresini azaltır.
Multi-Access Edge Computing (MEC)
MEC, merkezi veri merkezlerinden gelen bilgisayar ve depolama kaynaklarını ağ kenarına taşır, zaman duyarlı uygulamalar için geç kalmışlığı azaltır. 5G-4G entegrasyonu için, MEC platformları genellikle LTE ve NR trafiği yakınlaştırır - genellikle cep yerinde bulunan ağ geçidi veya bölgesel veri merkezi için.Bu ultra sağ alt sürümler için kullanım teknolojileri için kullanım teknolojileri için kullanılabilir.Ayrıca, MEC, UPF (Kullanıcı Planı) ve PGW (PDN Gateway) gibi ağ işlevleri için sanallaştırmayı gerektirir.
Kendi kendini çok iyi bir şekilde örgütlemek için ağları (SON)
SON yetenekleri, başlangıçta LTE için gelişmiştir, örneğin, bir LTE hücresinin otomatik komşu ilişkisi (ANR) gibi şarj edilebilirlik yük dengeleme (MLB), ve kapsama ve kapasite optimizasyonu (CCO) şimdi iki LTE ve NR hücreleri kullanmayı kabul ediyor. Örneğin, bir SONR hücresinin trafik modellerini ve aktılarını tahmin etmek için uygulanan bir kovalama algoritmaların ve sinyalizasyon fırtınalarının üzerinde olduğunu tespit edebilir.
Çok fazlaPoint (CoMP) ve Carrier A-ggregation
Taşıyıcı aggregasyon (CA) LTE ve NR taşıyıcıları arasında - LTE-NR DC (dual bağlantı) veya EN-DC olarak bilinen - bu, 5G dağıtımları için temel tekniktir. 3GPP Bülteni 15, LTE cepleri arasındaki koordinatörlüğü, X2 veya Xn arayüzünün, hızlı bir şekilde dengelemenin gerektirdiği gibi, yüksek çözünürlükte kesintiye uğramayı gerektirir.
Gelişmiş Anten Sistemleri ve Kiriş Yönetimi
Massive MIMO 64-64 anten elementleri hem LTE hem de NR için yüksek uzaysal çokluxing kazanç sağlar. entegre dağıtımlarda, aynı büyük MIMO serisi, miras kod kitaplarını kullanarak LTE cihazlara hizmet edebilir ve NR cihazları kullanarak gelişmiş kiriş çeşitliliği (CDD) Beam yönetim prosedürleri (örneğin, T-Mobile gibi yüksek frekanslı operatörlerin güçlü şekilde kullanılmasını sağlamak için, nIMO'nun şarj edilmesi gerekir.
Backhauls ve Transport Slicing
Artan kapasiteyi işlemek için operatörler, mümkün olan mikrodalgadan fibere geri yükseltilir ve LTE ve NR baz istasyonları arasında yüksek sipariş verme (örneğin, 256-QAM) mevcut mikrodalga bağlantıları üzerinden.
Gerçek Dünya İşbirlikleri Örnekleri
Birkaç büyük operatör zaten 5G4G ağı entegre etti, değerli dersler verdi.
Verizon'un 5G Ultra Wideband (mmWave + LTE)
Verizon, 5G'yi yoğun kentsel alanlarda mmWave 28 GHz ve 39 GHz kullanarak, geri çekilme için LTE'ye güvenerek kullandı.G ve LTE'nin C-band 5G ve LTE arasında sorunsuz bir geçiş yaptığını bildirdi.
TMobile's Mid-Band 2.5 GHz Entegrasyonu
TMobile (şimdi Sprint ile bir araya geldi) 2.5 GHz bandından yararlandı - başlangıçta LTE için kullanıldı - DSS kullanarak 5G NR'yi kullanarak ve en sonunda 600 MHz'de bir araya gelen taşıyıcıya tam anlamıyla NR kullandılar, aynı 2.5 GHz kanalına destek verdiler, dinamik spektrum paylaşımı için desteklenmektedir.
Çin Mobile'ın Kitlesel İşsizlik
Çin Mobile başlangıçta 5G SA (Standalone) dağıtmıştı, ancak aynı donanımda (üçGPP seçeneğine göre 2,6 GHz ve 1,8 GHz'de LTE ile çift bağlantı kurmalı bağlantı kurmalı. onların yaklaşımı her temel istasyonun her iki LTE ve 5G NR'yi aynı donanıma destek vermesini sağladı (üçGPP seçeneğine göre 2). Farklı hizmet sınıfları için ağ bölmesi (örneğin, endüstriyel IoT için URLLC) başarılarına kritik oldu.
Future Outlook: Standalone ve Beyond
Endüstri, NSA'dan (Otox/3a/7x) SA'ya (Okul 2/5) mimarlıkları ile sürekli olarak hareket ediyor. SA, 4G EPC'ye bağımlılığı ortadan kaldırır, yerel ağ gibi 5G özelliklerini, bulut destekli çekirdek üzerinden daha yüksek verimlilik ve basitleştirilmiş inter-RAT mobilitesi ile daha iyi bir şekilde geliştirir; ancak geçiş, birkaç operatörler yıllar boyunca karma NSA+SA ağlarını kullanmaya devam edecektir.
Uzun vadeli, 6G araştırma girişimleri, esnek dalgaformları ve O-RAN mimarisini doğal olarak destekleyen birleşik radyo erişim teknolojileri için amaçlanmıştır - potansiyel olarak bir sonraki nesil değişimi basitleştirir. saatine kadar, mühendislik topluluğu, ortak noktası araçları geliştirmeye devam edecektir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Mevcut 4G LTE ağlarıyla 5G'yi entegre etmek, spektrum yönetimi, donanım dağıtım, ağ mimarisi, geç dünya kontrolleri ve güvenlik ile ilgili birçok mühendislik çabasıdır. Zorluklar önemli, ancak çözümler - DSS optimizasyon, çok yönlü donanım, sanallaştırma, MEC, SON, gelişmiş antenler ve taşıma yükseltmeleri - Verizon, TMobile ve Çin Mobile'tan gelen açık bir yol için milyonlarca geleceğe dönük örnek vermek mümkün değildir.