La tecnologia di accesso radio 5G 3GPP (3rd Generation Partnership Project) definisce le specifiche per i componenti dell’interfaccia aerea e della rete di accesso radio (RAN) delle reti 5G. Queste specifiche gettano le basi per la comunicazione tra i dispositivi utente (UE) e le stazioni base nel 5G. Il 3GPP ha delineato diverse caratteristiche e tecnologie chiave nel quadro dell’accesso radio 5G. Entriamo nei dettagli:
- NR (Nuova Radio):
- Introduzione: NR, o New Radio, è lo standard di interfaccia aerea sviluppato dal 3GPP per la comunicazione wireless 5G. Rappresenta un’evoluzione significativa rispetto alle generazioni precedenti (4G LTE) e introduce nuove funzionalità per soddisfare i diversi requisiti dei casi d’uso 5G.
- Numerologia flessibile: NR introduce una numerologia flessibile che consente la trasmissione di dati in diverse configurazioni di spaziatura delle sottoportanti, soddisfacendo una varietà di casi d’uso con diversi requisiti di latenza e velocità dei dati.
- Bande di spettro multiple:
- Banda bassa (sotto 1 GHz): 5G NR opera nelle bande di frequenza inferiori a 1 GHz, fornendo un’ampia copertura e caratteristiche di propagazione del segnale migliorate. Ciò è essenziale per estendere la connettività 5G alle aree suburbane e rurali.
- Banda media (1 GHz – 6 GHz): Le frequenze della banda media raggiungono un equilibrio tra copertura e capacità, offrendo velocità dati più elevate rispetto alle frequenze della banda bassa pur mantenendo una copertura più ampia rispetto alle frequenze della banda alta (mmWave).
- Banda alta (mmWave, 24 GHz e superiore): Le frequenze a banda alta nella gamma mmWave consentono velocità dati estremamente elevate, rendendole adatte per aree urbane dense e luoghi con elevata domanda di utenti. Tuttavia, presentano sfide legate al raggio di copertura e alla penetrazione attraverso gli ostacoli.
- MIMO massiccio (ingressi multipli, uscite multiple):
- Panoramica: Massive MIMO è una tecnologia chiave nella rete di accesso radio 5G, che prevede l’uso di un gran numero di antenne sia sulla stazione base che sul dispositivo dell’utente.
- Vantaggi: Massive MIMO migliora l’efficienza spettrale, aumenta la capacità e migliora le prestazioni complessive della rete consentendo flussi spaziali multipli e supportando tecniche di beamforming.
- Beamforming:
- Beamforming dinamico: 5G NR incorpora tecniche di beamforming dinamico, che consentono alle stazioni base di focalizzare i segnali verso dispositivi o aree utente specifici. Ciò migliora la qualità del segnale, migliora la copertura e supporta l’uso efficiente delle risorse dello spettro.
- Copertura spaziale migliorata: il beamforming è fondamentale nelle implementazioni a banda alta, come mmWave, dove i segnali possono essere più suscettibili a blocchi e attenuazioni.
- TDD flessibile (Time Division Duplex) e FDD (Frequency Division Duplex):
- Supporto TDD e FDD: 5G NR supporta entrambe le modalità TDD e FDD, offrendo flessibilità nell’implementazione di reti in base alle allocazioni dello spettro regionale e alle preferenze dell’operatore.
- Condivisione dinamica dello spettro: TDD consente l’allocazione dinamica delle risorse dello spettro tra uplink e downlink, mentre FDD fornisce bande di frequenza dedicate per la comunicazione uplink e downlink.
- Aggregazione degli operatori:
- Combinazione di bande di spettro: L’aggregazione della portante consente l’aggregazione di più bande di frequenza per aumentare la velocità dei dati complessiva. Questa è una caratteristica cruciale per il 5G, poiché supporta l’uso di diverse bande di spettro per fornire maggiore capacità e velocità dei dati più elevate.
- Comunicazione full duplex:
- Trasmissione e ricezione simultanee: 5G NR introduce funzionalità di comunicazione full-duplex, consentendo la trasmissione e la ricezione simultanee sullo stesso canale di frequenza. Ciò migliora l’efficienza spettrale e migliora le prestazioni complessive della rete.
- URLLC (comunicazioni a bassa latenza ultra affidabili):
- Design a bassa latenza: 5G NR è progettato per supportare i casi d’uso URLLC, fornendo una latenza estremamente bassa e un’elevata affidabilità per applicazioni quali automazione industriale, veicoli autonomi e comunicazioni mission-critical.
- Integrazione con LTE (Long-Term Evolution):
- Modalità NSA (non autonoma) e SA (autonoma): 5G NR può essere implementato insieme all’infrastruttura LTE esistente in modalità NSA, consentendo agli operatori di sfruttare le proprie reti LTE introducendo funzionalità 5G. La modalità SA rappresenta un’architettura di rete 5G completamente indipendente.
In sintesi, le specifiche di accesso radio 3GPP 5G comprendono una gamma di tecnologie e funzionalità progettate per soddisfare i diversi requisiti dei casi d’uso 5G. Dall’utilizzo flessibile dello spettro alle tecnologie di antenna avanzate come Massive MIMO e beamforming, queste specifiche costituiscono la base per l’implementazione di reti 5G robuste e ad alte prestazioni.