5G RAT (Technologia dostępu radiowego) odnosi się do podstawowej technologii lub zestawu protokołów regulujących komunikację radiową między urządzeniami użytkownika a siecią komórkową w systemie bezprzewodowym piątej generacji (5G). RAT odgrywa kluczową rolę w definiowaniu sposobu, w jaki urządzenia łączą się i komunikują za pośrednictwem interfejsu radiowego w ramach szerszej architektury sieci 5G. Oto szczegółowe wyjaśnienie kluczowych aspektów 5G RAT:
1. Ewolucja od poprzednich pokoleń:
- Przejście z 4G LTE: 5G RAT opiera się na fundamencie położonym przez poprzednie generacje technologii bezprzewodowej, w szczególności 4G LTE (Long-Term Evolution). Chociaż 4G LTE pozostaje znaczącą częścią wielu wdrożeń 5G, 5G wprowadza nowe komponenty RAT w celu zwiększenia wydajności i umożliwienia szerszego zakresu usług.
2. Kluczowe elementy 5G RAT:
- Nowe radio (NR): Podstawowym elementem 5G RAT jest nowe radio (NR), które jest standardem interfejsu radiowego dla 5G. NR zaprojektowano do obsługi różnorodnych zastosowań, w tym ulepszonej mobilnej łączności szerokopasmowej (eMBB), ultraniezawodnej komunikacji o niskim opóźnieniu (URLLC) i komunikacji masowej typu maszynowego (mMTC).
- Podwójna łączność: 5G RAT umożliwia podwójną łączność, umożliwiając jednoczesną komunikację z sieciami 4G i 5G. Zapewnia to płynne przejście urządzeń, które mogą przemieszczać się pomiędzy obszarami objętymi sieciami różnych generacji.
3. Pasma częstotliwości i widmo:
- Wykorzystanie widma częstotliwości: 5G RAT działa w różnych pasmach częstotliwości, w tym w dolnym paśmie (poniżej 1 GHz), średnim paśmie (1–6 GHz) i wysokim paśmie lub falach milimetrowych (mmWave) częstotliwości. Zastosowanie pasm mmWave pozwala na wyższą prędkość transmisji danych, natomiast niższe pasma zapewniają lepszy zasięg.
- Agregacja nośnych: 5G RAT obsługuje agregację nośnych, umożliwiając agregację wielu pasm częstotliwości w celu zwiększenia ogólnej przepustowości sieci i szybkości transmisji danych. Ta funkcja zwiększa efektywność wykorzystania widma.
4. Schematy modulacji i kodowania:
- Modulacja wyższego rzędu: 5G RAT zawiera schematy modulacji wyższego rzędu, takie jak 256-QAM (modulacja kwadraturowa), aby przesyłać więcej danych w każdym symbolu, zwiększając w ten sposób szybkość transmisji danych.
- Adaptacyjna modulacja i kodowanie (AMC): RAT dynamicznie dostosowuje modulację i kodowanie w oparciu o warunki kanału w czasie rzeczywistym, optymalizując kompromis pomiędzy szybkością transmisji danych a niezawodnością.
5. Masowe MIMO i kształtowanie wiązki:
- Massive MIMO: 5G RAT obejmuje funkcję Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output), wykorzystującą dużą liczbę anten w stacjach bazowych. Technologia ta usprawnia komunikację w łączu w dół i w górę, co prowadzi do poprawy przepustowości sieci i wydajności widmowej.
- Kształtowanie wiązki: Techniki kształtowania wiązki służą do skupiania sygnałów radiowych w określonych kierunkach, poprawiając siłę sygnału, zasięg i ogólną wydajność sieci.
6. Numerologia i struktura ramy:
- Elastyczna numerologia: 5G RAT wprowadza elastyczną numerologię, umożliwiającą dostosowanie odstępów podnośnych i czasu trwania symbolu, aby spełnić różnorodne wymagania usług i scenariusze wdrożenia.
- Konfiguracje TDD i FDD: RAT obsługuje zarówno konfiguracje z dupleksem z podziałem czasu (TDD), jak i konfiguracje z dupleksem z podziałem częstotliwości (FDD), zapewniając elastyczność dla różnych operatorów i regionów.
7. Schematy dupleksowe:
- Pełny dupleks: 5G RAT obsługuje komunikację w trybie pełnego dupleksu, umożliwiając jednoczesną transmisję i odbiór na tej samej częstotliwości, zwiększając wydajność i przepustowość.
- Półdupleks: Obsługiwane są także konfiguracje półdupleksu, umożliwiające komunikację w jednym kierunku na raz.
8. Początkowy dostęp i wyszukiwanie komórek:
- Sygnały synchronizacji: 5G RAT obejmuje sygnały synchronizacji, ułatwiające początkowy dostęp i procedury wyszukiwania komórek dla urządzeń użytkownika wchodzących do sieci.
9. Interakcje z siecią rdzeniową:
- Połączenie z siecią rdzeniową 5G: RAT łączy się z różnymi funkcjami sieci rdzeniowej 5G, w tym z AMF (funkcją zarządzania dostępem i mobilnością), SMF (funkcją zarządzania sesją) i UPF (funkcją płaszczyzny użytkownika), umożliwiając dostarczanie usług i efektywne zarządzanie połączeniami użytkowników.
10. Architektura oparta na usługach:
- Podejście zorientowane na usługi: 5G RAT działa w ramach architektury opartej na usługach, umożliwiając sieci świadczenie usług w sposób bardziej elastyczny i wydajny.
11. Współpraca z innymi szczurami:
- Współpraca z 4G LTE i starszymi technologiami: 5G RAT zapewnia interoperacyjność z 4G LTE i, w niektórych przypadkach, ze starszymi technologiami. Ułatwia to operatorom i użytkownikom płynne przejście, umożliwiając urządzeniom łączenie się z najbardziej odpowiednim RAT w oparciu o zasięg i możliwości.
12. Ciągły rozwój i ewolucja:
- Wersje 3GPP: Rozwój 5G RAT jest procesem ciągłym, podlegającym ciągłej ewolucji poprzez kolejne wydania 3GPP. Każde wydanie wprowadza nowe funkcje, ulepszenia i optymalizacje, aby sprostać pojawiającym się wymaganiom i technologiom.
Podsumowując, 5G RAT to kompleksowy zestaw protokołów i technologii definiujących komunikację radiową pomiędzy urządzeniami użytkownika a siecią komórkową w systemie bezprzewodowym 5G. Obejmuje takie elementy, jak nowe radio (NR), pasma częstotliwości, schematy modulacji, Massive MIMO, kształtowanie wiązki i elastyczna numerologia, wspólnie przyczyniając się do poprawy możliwości i wydajności oferowanych przez technologię 5G.