Pozadina razvoja
Posljednjih godina, peta generacija mobilnih komunikacijskih sustava, 5G, postala je vruća tema za raspravu u komunikacijskoj industriji i akademiji. Razvoj 5G ima dvije glavne pokretačke sile. S jedne strane, sustav mobilne komunikacije četvrte generacije, 4G, predstavljen dugoročnom evolucijskom tehnologijom, u potpunosti je komercijaliziran, a rasprava o tehnologiji nove generacije stavljena je na dnevni red. S druge strane, potražnja za mobilnim podacima je eksplodirala, a postojeći mobilni komunikacijski sustavi teško su udovoljiti budućem Potražnji, postoji hitna potreba za razvojem nove generacije 5G sustava.
Razvoj 5G-a također proizlazi iz rastuće potražnje za mobilnim podacima. S razvojem mobilnog Interneta sve se više uređaja povezuje na mobilnu mrežu, a pojavljuju se i nove usluge i aplikacije. Očekuje se da će globalni korisnici mobilnih širokopojasnih mreža dostići 9 milijardi u 2018. godini. Do 2020. godine očekuje se da će kapacitet mobilnih komunikacijskih mreža trebati 1000 puta povećati trenutni mrežni kapacitet. Nagli promet mobilnog podatkovnog prometa predstavljat će ozbiljne izazove mreži. Prvo, ako je razvijena trenutna mreža mobilne komunikacije, kapacitet ne može podržati rast prometa tisućama puta, a potrošnja energije i malo koštani troškovi su nepodnošljivi. Drugo, rast prometa neizbježno će donijeti daljnju potražnju za spektrom, a spektar mobilne komunikacije je oskudan, a raspoloživi spektar rasprostranjenosti velikog raspona otežava postizanje učinkovite uporabe spektra. Pored toga, za povećanje mrežnog kapaciteta potrebno je napraviti inteligentno i učinkovito korištenje mrežnih resursa, poput inteligentne optimizacije za poslovnu i korisničku osobnost, ali ta je sposobnost nedovoljna; Konačno, buduće mreže To mora biti heterogena mobilna mreža s višestrukim mrežama. Za povećanje mrežnog kapaciteta potrebno je riješiti probleme učinkovitog upravljanja svakom mrežom, pojednostavljenja interoperabilnosti i poboljšavanja korisničkog iskustva. Da bi se riješili gore navedeni izazovi i zadovoljila rastuća potražnja za mobilnim prometom, hitno je razviti novu generaciju 5G mobilnih komunikacijskih mreža.
Osnovni koncepti
Kao i ranije 2G, 3G i 4G mobilne mreže, 5G mreže su digitalne ćelijske mreže u kojima je uslužno područje koje pokriva pružatelj usluga podijeljeno na mnoga mala geografska područja koja se nazivaju stanična. Analogni signali koji predstavljaju zvuk i slike digitaliziraju se u mobilnim telefonima, pretvaraju analogno-digitalni pretvarač i prenose kao bitni tokovi. Svi 5G bežični uređaji u ćeliji komuniciraju putem radio valova s lokalnom antenom i automatskim primopredajnicima male snage (odašiljači i prijemnici) u ćeliji. Prijemnik odabire kanale iz zajedničkog frekvencijskog fonda koji se mogu ponovo upotrijebiti u geografski razdvojenim ćelijama. Lokalna antena povezana je s telefonskom mrežom i Internetom putem optičke mreže široke propusnosti ili bežičnim backhaul vezom. Kao i kod postojećih telefona, kada korisnici prelaze iz jedne u drugu ćeliju, njihov mobilni uređaj automatski će se "prebaciti" na antenu u novoj ćeliji.
Glavna prednost 5G mreža je ta što je brzina prijenosa podataka mnogo viša od prethodne mobilne mreže, do 10Gbit / s, brža od trenutnog ožičenog Interneta i 100 puta brža od prethodne 4GLTE mobilne mreže. Još jedna prednost je niže latencije mreže (brže vrijeme odziva), manje od 1 milisekunde, a 4G je 30-70 milisekundi. Zbog bržeg prijenosa podataka, 5G mreže ne samo da će pružati usluge samo za mobilne telefone, nego će postati i generalni davatelji kućnih i uredskih mreža, nadmetajući se s davateljima kablovskih mreža. Prethodne mobilne mreže pružale su internetski pristup niske brzine prijenosa podataka za mobilne telefone, ali toranj za mobitel nije mogao ekonomski osigurati dovoljnu propusnost kao općeniti internetski pružatelj usluga za kućna računala.
Karakteristike mreže
1. Najviša brzina treba dostići Gbit / s standard kako bi se zadovoljili prijenosi visoke brzine prijenosa videa visoke razlučivosti, virtualne stvarnosti itd.
2. Razina kašnjenja zračnog sučelja treba biti oko 1ms da bi se zadovoljile aplikacije u stvarnom vremenu, poput autonomne vožnje i udaljenog medicinskog liječenja.
3. Izuzetno velik mrežni kapacitet, koji pruža mogućnost povezivanja od 100 milijardi uređaja kako bi se zadovoljila komunikacija Internet of Things.
4. Učinkovitost spektra poboljšana je za više od 10 puta u odnosu na LTE.
5. Uz kontinuirano pokrivanje širokog područja i veliku pokretljivost, brzina korisničkog iskustva dostiže 100Mbit / s.
6. Gustoća prometa i gustoća priključaka znatno su poboljšani.
7. Sustav je kolaborativni i poboljšana je razina inteligencije. To se očituje u višekorisničkom, višetočkovnom, multi antenom, kolaborativnom umrežavanju s više ingestija i fleksibilnom automatskom prilagođavanju između mreža.
Navedeno je ključna razlika između 5G i prethodnih generacija mobilne komunikacije, što je rezultat postupnog prelaska s mobilne tehnologije na mobilnu komunikaciju usmjerenu na korisnika.