Standardy 5G New Radio (NR) to zestaw specyfikacji i protokołów zdefiniowanych przez międzynarodowe organy normalizacyjne w dziedzinie telekomunikacji w celu zapewnienia interoperacyjności i kompatybilności systemów komunikacji bezprzewodowej 5G. Głównymi organizacjami odpowiedzialnymi za opracowywanie i utrzymywanie tych standardów są Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) i Projekt Partnerstwa Trzeciej Generacji (3GPP). Oto szczegółowe wyjaśnienie standardów 5G NR:
1. Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU):
- Ramy IMT-2020: ITU opracowało ramy IMT-2020, określając ogólne cele i możliwości oczekiwane od systemów 5G. Ramy te stanowią podstawę standardów 5G i obejmują kluczowe wskaźniki wydajności, takie jak szybkość transmisji danych, opóźnienia i wydajność widmowa.
2. Projekt partnerski trzeciej generacji (3GPP):
- Proces standaryzacji: 3GPP to wspólny projekt obejmujący różne organizacje normalizacyjne telekomunikacyjne odpowiedzialne za opracowywanie specyfikacji systemów komunikacji mobilnej. Standardy 5G NR są częścią 3GPP Release 15 i kolejnych wydań.
3. Wydanie 15:
- Wstępna specyfikacja 5G NR: Wersja 15, ukończona w 2018 r., zawierała pierwszy zestaw specyfikacji 5G NR. Dotyczyło to trybu niesamodzielnego (NSA), w którym 5G działa w połączeniu z istniejącymi sieciami 4G LTE. Wersja 15 zawierała specyfikacje dotyczące zastosowań ulepszonego mobilnego Internetu szerokopasmowego (eMBB).
4. Wydanie 16:
- Ukończenie trybu autonomicznego: W wersji 16, ukończonej w 2020 r., rozszerzono standardy 5G NR o tryb autonomiczny (SA), umożliwiając w pełni niezależną sieć 5G bez konieczności polegania na infrastrukturze 4G. W wersji 16 omówiono dodatkowe przypadki użycia, w tym niezwykle niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu (URLLC) i komunikację typu masowego maszynowego (mMTC).
5. Wydanie 17:
- Dalsze ulepszenia i funkcje: Trwające prace nad wersją 17 mają na celu wprowadzenie dodatkowych ulepszeń i funkcji do standardów 5G NR. Może to obejmować ulepszenia w obszarach takich jak wydajność sieci, redukcja opóźnień i obsługa nowych przypadków użycia.
6. Kluczowe elementy standardów 5G NR:
- Pasma częstotliwości: Normy definiują pasma częstotliwości przeznaczone do działania 5G NR, obejmujące zarówno zakresy poniżej 6 GHz, jak i fale milimetrowe (mmWave).
- Schematy modulacji i kodowania: Schematy modulacji i kodowania, takie jak 256-QAM, są określone w celu maksymalizacji szybkości transmisji danych i wydajności widmowej.
- Technologie wielu anten: Normy szczegółowo opisują wdrażanie technologii wielu anten, w tym masowego MIMO i kształtowania wiązki, w celu zwiększenia zasięgu, wydajności i niezawodności.
- Numerologia i struktura ramek: Numerologia, odstępy podnośnych i struktura ramek są zdefiniowane tak, aby uwzględnić różnorodne przypadki użycia o różnych wymaganiach dotyczących opóźnień i przepustowości.
- Schematy dupleksu: Zarówno konfiguracje dupleksu z podziałem czasu (TDD), jak i dupleksu z podziałem częstotliwości (FDD) są ustandaryzowane, aby zapewnić elastyczność wdrożeń sieciowych.
- Techniki wielokrotnego dostępu: Standardy obejmują różne techniki wielokrotnego dostępu, takie jak dostęp oparty na dotacjach i dostęp bezpłatny, aby skutecznie obsługiwać różnorodne typy urządzeń i aplikacji.
- Funkcje bezpieczeństwa: Standardy określają solidne funkcje bezpieczeństwa, w tym protokoły uwierzytelniania i szyfrowania, aby zapewnić poufność i integralność komunikacji.
7. Interoperacyjność i globalna harmonizacja:
- Globalna współpraca: Standardy 5G NR obejmują globalną współpracę w celu zapewnienia interoperacyjności i harmonizacji w różnych regionach i operatorach sieci.
- ITU Sektor Radiokomunikacji (ITU-R): ITU-R odgrywa rolę w koordynowaniu globalnego wykorzystania widma częstotliwości radiowych dla 5G, zgodnie z ramami IMT-2020.
8. Kompatybilność wsteczna:
- Współistnienie z poprzednimi generacjami: Standardy zapewniają kompatybilność wsteczną, umożliwiając sieciom 5G współistnienie i współpracę z istniejącymi sieciami 4G LTE, ułatwiając operatorom i użytkownikom płynne przejście.
9. Architektura oparta na usługach:
- Przejście na architekturę opartą na usługach: Standardy 5G NR przyjmują architekturę opartą na usługach, umożliwiając bardziej elastyczne i wydajne świadczenie usług, promując modułowość i umożliwiając nowe modele biznesowe.
10. Ewolucja i przyszłe wydania:
- Ciągły rozwój: Rozwój standardów 5G NR jest procesem ciągłym, podlegającym ciągłej ewolucji i udoskonalaniu w ramach kolejnych wydań 3GPP w celu uwzględnienia pojawiających się wymagań, technologii i przypadków użycia.
Podsumowując, standardy 5G NR opracowane przez organizacje takie jak ITU i 3GPP definiują specyfikacje i protokoły niezbędne do wdrożenia systemów komunikacji bezprzewodowej 5G. Normy te obejmują szeroki zakres aspektów, w tym pasma częstotliwości, schematy modulacji, technologie antenowe, numerologię, schematy dupleksu, zabezpieczenia i globalną interoperacyjność, zapewniając solidną i ujednoliconą podstawę do wdrażania sieci 5G na całym świecie.