5G-Advanced prinesie inteligentnú aj „nadpozemskú“ konektivitu

Medzigeneračný vývoj v digitálnych mobilných sieťach pozorujeme už od 2. generácie – 2,5G prinieslo technológiu EDGE, 3,5G reprezentuje HSPA a 4,5G zas LTE Advanced. Každý takýto evolučný stupeň znamenal výrazne vylepšenia.

Inak tomu nebude ani v prípade sietí 5G, ktorých štandard odštartoval so špecifikáciami 3GPP Release-15 a Release-16 (Rel-15 a Rel-16) a ďalej ich posúva vydanie Release-17, ktorého špecifikácia bola ukončená v júni 2022. 

Organizácia 3GPP (Third Generation Partnership Project), ktorá združuje najvýznamnejšie svetové štandardizačné autority v oblasti telekomunikácií a rádiokomunikácií však už rozbehla práce na špecifikácii Release-18, ktorá popisuje siete a technológie 5G Advanced, čiže akési 5,5G. Prinesú nám nové možnosti a nebude ich málo.

Očakáva sa, že rozsah budúceho vplyvu 5G bude ohromujúci. Už dnes je jasné, že 5G siete sú najrýchlejšie rastúcou technológiou v dejinách. Kým v sieťach 4G pribudlo prvých 600 miliónov pripojení asi za 4 roky od ich uvedenia, 5G na to potrebovali menej ako dva roky. Pohľad na prognózy odvetvových analytikov nám poskytuje určitú predstavu o ďalšom vývoji 5G technológií.

Do roku 2027 bude mať prístup na internet cez mobil 7,6 miliardy ľudí, pričom 5G už bude dominovať. Pokrytie 5G sa rýchlo rozšíri a do roku 2027 pokryje 71 percent svetovej populácie. Cez siete 5G bude do roku 2027 komunikovať 46,4 percenta všetkých pripojení. Zvyšok sa rozdelí medzi 4G, 3G a 2G technológie. Tie posledné používa stále veľa zariadení M2M, alebo IoT, ako alarmy, alebo smart merače.

Do roku 2027 sa očakáva takmer 5,9 miliardy mobilných pripojení 5G a v roku 2030 by malo byť globálne 29,4 miliardy zariadení internetu vecí (IoT). Keďže ide o lukratívny biznis, neprekvapí, že 5G pridá v priebehu nasledujúcich 14 rokov do globálnej ekonomiky 2,2 bilióna dolárov.

Nové navrhované kľúčové funkcie a technológie v 3GPP Release 17 a 18 pre pokročilé siete najnovšej generácie (5G-Advanced) skúma nová publikácia 5G Americas s názvom „Becoming 5G-Advanced: the 3GPP 2025 Roadmap“. Celý dokument v PDF je k dispozícii na stiahnutie tu.

Yi Huang, hlavný inžinier Qualcomm Technologies, hovorí, že vylepšenia 5G-Advanced uvoľnia rozmanitosť nových možností pre pevné bezdrôtové (FWA) aj mobilné širokopásmové pripojenie, ako aj vertikálne odvetvia poháňané umelou inteligenciou, strojovým učením a plne duplexnými technológiami založenými na jednej platforme. 5G Advanced pripraví pôdu pre úplne nové možnosti.

Chris Pearson, prezident 5G Americas povedal: „Práca vykonaná 3GPP vo vydaní Rel-17 zlepšila 5G New Radio (5G NR) pridala podporu pre nové služby, používateľské zariadenia s obmedzenou kapacitou, nepozemné siete (NTN), frekvenčné pásma nad 52 GHz a služby multicast a broadcast service (MBS). V najbližších rokoch budú vykonané práce na Release 18, štandarde pre 5G-Advanced, ktorý ponúkne zvýšenie výkonu siete a vytvorí ešte viac príležitostí“.

S dokončením špecifikácií Rel-18 sa ráta v roku 2025, ale výrobcom zariadení istý čas potrvá, kým nové prvky implementujú do svojich technológií. Na smartfóny, tablety a ďalšie zariadenia, vrátane senzorov a prístrojov internetu vecí (IoT) s podporou 5G-Advanced, si budeme musieť zrejme počkať do roku 2026.

Hlavné vylepšenia 3GPP pre 5G-Advanced zahŕňajú aj technológie rádiového prístupu, pričom má ísť o 22 nových a vylepšených funkcií a možností RAN (rádiovej prístupovej siete). Zmien a vylepšení je obrovské množstvo a mnohonásobne prekračujú rozsah jedného článku. K niektorým, napríklad z oblasti multimediálnych kodekov, systémov a služieb, vrátane 8K videa cez 5G, sa zrejme vrátime neskôr, ale dnes sa pozrime aspoň stručne na nepozemské siete (nonterrestrial networks, NTN).

NTN môže byť konštelácia LEO, MEO, GEO satelitov alebo sieť HAPS (High Altitude Platform Stations), čo sú stratosférické drony, alebo balóny, slúžiace ako základňové, alebo retranslačné stanice.

Uzol NTN (satelit, alebo HAPS) funguje ako opakovač, ktorý vykonáva frekvenčnú konverziu a zosilnenie výkonu, a je transparentný pre užívateľské zariadenie (UE). Základňová stanica eNB/ gNB je umiestnená na zemi a pripojená k uzlu NTN cez bránu NTN, ako je znázornené na obrázku.

• eNB (Evolved Node B) je prvok rádiovej prístupovej siete 4G-LTE, ktorý je obdobou prvku Node B v sieti 3G -UMTS
• gNB je podobný prvok sietí 5G podporujúci prístupovú sieť 5G New Radio.

Táto funkcia NTN je dostupná iba v prevádzke FDD (frekvenčne delený duplex) kvôli oneskoreniu signálu cez satelit, ktoré by časovo delenému duplexu (TDD) spôsobovalo problémy. Cez NTN sa budú môcť pripájať ručné zariadenia, zariadenia internetu vecí alebo terminály VSAT (so smerovou anténou a vyšším vysielacím výkonom). Zariadenie s podporou NTN musí kompenzovať časové a frekvenčné posuny spôsobené oneskorením šírenia a pohybom satelitu pri prenose smerom nahor. Vyžaduje sa schopnosť určovania polohy GNSS, aby UE vypočítalo časové a frekvenčné kompenzácie spolu s polohou a rýchlosťou satelitu vo vysielaní systémových informácií. Z hľadiska pokrytia signálom bude NTN veľkým prínosom.

Zaujímavým kandidátom na poskytovanie NTN pripojenia pre mobilné siete je satelitná sieť Starlink. SpaceX s poskytovaním podobných služieb pre operátorov aj počíta a vzhľadom na bezkonkurenčnú veľkosť satelitnej flotily a tým aj pokrytia dáva takýto vývoj logiku. Prvou lastovičkou je v auguste ohlásená spolupráca SpaceX a T-Mobile USA pri využití siete Starlink na pokrytie „bielych miest“ pre tohto mobilného operátora.