Эволюция мобильных технологий и сервисов от 2G к 5G

1.

Эволюция мобильных технологий и сервисов от 2G к 5G
Мы здесь
2G GSM
2.7G EDGE
3G WCDMA
3.5 HSPA, HSPA+
4G LTE
4G LTE-Advanced
4,5G LTE-A Pro
5G
Rel. 97
Rel. 98
Rel. 99
Rel. 5,6,7
Rel. 8,9
Rel. 10,11,12
Rel. 13,14
Rel 15, 16
Digital voice &
messaging
Enhanced 2G
Voice, Data & Video
Signals
Enhanced 3G
Data and Voice over
IP
Enhanced 4G
4G Evolution
towards 5G
eMBB, critical MTC,
massive MTC
Digital fidelity
cellular phones
Higher data rates
Video Telephony /
Internet surfing
Higher data rates
Wireless broadband
Higher peak rates
+IoT and Public
safety
4th industrial
revolution
Channel
access
TDMA/FDMA
TDMA/FDMA
WCDMA
WCDMA
OFDMA
OFDMA
OFDMA
Modified OFDMA
Bandwidth
200 kHz
200 kHz
5 MHz
5 MHz
20 MHz
100 MHz
640 MHz
Up to 2 GHz
Service
CS
CS/PS
CS/PS
PS
PS
PS
PS
PS
Architecture
Controller
Controller
Controller
Controller
Distributed
HetNet
Cloud
Cloud, co-existence,
slicing
DL speed
40 Kbps
500 Kbps
384 kbps
14-84 Mbps
150-300 Mbps
1 Gbps
3 Gbps
>10 Gbps
Latency
~500 ms
~300 ms
~150ms
~50 ms
~10ms
~10ms
~5ms
<1ms
1991
1997
2000
2004
2007
2012
2016
2018
3GPP Release
Use case
1982
1G

2.

5G. Вводный курс
Ведущие:
• Оскар Исмагилов, ведущий эксперт по радиосети
• Николай Тогузов, ведущий эксперт по радиосети ФЦИиР
Цель вебинара: сформировать понимание
технологии мобильной связи пятого поколения
Длительность вебинара: 3 часа
Содержание:
• Причины внедрения сетей 5G
• Стандартизация 5G
• Российское регулирование сетей 5G
• Основные технологии 5G
• Изменения в радиоинтерфейсе 5G
• Архитектура 5G NR
• Референсный дизайн сайта 5G NR
• Сценарии применения, планы
ключевых
особенностей

3.

1
Причины внедрения сетей 5G
3
| Chapter | 28.02.2023

4.

Предпосылки к внедрению 5G – тренд индустрии
#1 Рост сервисов и
приложений
#2 Рост количества
мобильных
устройств
#3 Ограниченность
частотного спектра
#4 Требования к
новым сервисам
~352 миллиардов
~25 миллиардов
Прогноз использования
мобильных приложений в
2021 году
В 2021 году
прогнозируются
устройств,
взаимосвязанных между
собой
Спектр и емкость сети
конечны для пропуска
трафика и обеспечения
качества требуемого
сервиса
Новые сервисы - вызов
существующим сетям и
технологическим
решениям
Существующие сети имеют ограничения в части обеспечения управления
сетями связи, а также в отношении объема пропускаемого трафика

5.

Глобальный тренд - быстрый рост данных и потребления видео
сервисов
79 % всего мобильного трафика к 2021 г.
будет пропущено через сети LTE
Мобильного видео будет в 3 раза больше
чем всего другого мобильного трафика
Рост 47 %*
Рост 54 %*
Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016–2021 White Paper
5
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023
*год к году между 2016 и 2021

6.

Подтверждаем глобальный тренд: быстрый рост данных и
потребления видео сервисов
Основной трафик будет пропущен через
сети LTE
5G трафик
4G трафик
2G/3G трафик
18,6
0,8
12,9
0,5
+41%
9,2
0,4
6,4
4,6
2,4
1,3
1,1
2017
3,3
2,1
1,2
18
Мобильное видео доминирует в
структуре мобильного трафика
3,3
1,3
19
16,1
10,8
7,3
5,0
1,4
1,5
1,6
1,7
20
21
22
23
Рост 41 %*
*год к году между 2017 и 2023
6
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

7.

Глобальный тренд - рост потребления данных смартфонами и
быстрый рост М2М устройств
До 86 % всего мобильного трафика будет
сгенерировано смартфонами
29 % доля устройств М2М в структуре
других устройств
Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016–2021 White Paper
7
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

8.

Подтверждаем глобальный тренд: рост потребления данных
смартфонами и рост М2М устройств
Растет потребление данных смартфонами
8
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023
Прогнозируем рост устройств М2М и
смартфонов

9.

Спектр и емкость сети конечны для пропуска трафика и
обеспечения требуемого качества сервиса
Существующий
спектр
пропускает
текущий трафик при заданном качестве
9
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023
Доступный спектр в существующих
диапазонах частот конечен

10.

2
Стандартизация 5G
10
MegaFon | Chapter | 28.02.2023

11.

Что такое 5G NR?
NR (New Radio) - это новая технология радиодоступа, разработанная 3GPP,
как логическое дальнейшее развитие после LTE-Advanced Pro (EVO).
Как и LTE, NR использует модуляцию на основе OFDM как для нисходящей
линии связи (DL), так и для восходящей линии связи (UL).
(LTE использует OFDM для нисходящей линии связи, SC-FDMA * для восходящей линии связи).
Работает от довольно низких до очень высоких диапазонов частот:
• 0,4 - 100 ГГц
и в очень широких полосах каналов:
• До 100 МГц в полосах ниже 6 ГГц;
• До 400 МГц в полосах выше 6 ГГц
* SC-FDMA - модификация OFDM, обеспечивающая более низкое отношение пиковой мощности к средней мощности (PARP) и, следовательно, более низкое
энергопотребление в мобильных устройствах. В NR представлен ряд вариантов OFDM, каждый из которых оптимизирует определенные параметры.
11

12.

Release 15 – появление 5G
2017
2019
2018
Q4
Q1
Q2
Rel-15 NSA
(option-3)
ASN.1
Rel-15 NSA
(option-3)
freeze
“Early drop”
Q3
Q4
Q1
Q2
Q3
Rel-15
freeze
(incl 5G
SA)
Q4
Q2
Q1
Задержка на 3
месяца
“Main drop”
Rel-15
ASN.1 (incl
5G SA)
Rel-16 Study phase
Standalone 5G
Содержит полную автономную
поддержку 5G с ядром 5G
“Late drop”
Rel-15
late drop
freeze
Rel-15 late
drop
ASN.1
Rel-16 Study and Normative phase
Ускоренная миграция
Содержит спецификации для всех
возможных вариантов миграции
Non-Standalone 5G
Адресное развитие eMBB
Использование LTE как якоря для 5G NR в Dual Connectivity
Ускорение образование глобальной экосистемы
12
2020
Rel-16
freeze
Rel-16
ASN.1

13.

Функциональные возможности в стандартизации сетей 5G
Release 15 3GPP (5G фаза 1)
Release 16 3GPP (5G фаза 2)
Улучшенный мобильный широкополосный доступ
(eMBB)
Диапазоны < 52.6 ГГц
Ортогональный радиоинтерфейс на базе OFDM
Неавтономная архитектура 5G (NSA) с подключением к
ядру EPC системы LTE
Автономная архитектура с новым ядром 5G
Взаимодействие с системой LTE
Разделение уровней управления и пользовательского
трафика (CP/UP Split)
Сегментирование сети (Network Slicing)
Процедуры QoS
Управление сессиями и мобильностью
Управление политиками обслуживания, функции
тарификации, безопасности
Поддержка IMS, SMS
Взаимодействие с сетями не-3GPP без доверительного
доступа (untrusted Non-3GPP)
Ультранадежная связь со сверхнизкой задержкой
(URLLC)
5G выше 52,6 ГГц
Неортогональный множественный доступ (Nonorthogonal Multiple Access, NOMA)
Подавление помех
5G SON & Big Data
Улучшения 5G MIMO
Улучшение определения местоположения в 5G
Улучшение потребления энергии в 5G
Улучшения Dual Connectivity
Device capabilities exchange
Динамичный и гибкий TDD
5G Vehicle to Everything (V2X)
5G Промышленный Интернет Вещей (IIoT)
Интеграция каналов доступа и транспорта (Integrated
Access and Backhaul)
Функционирование 5G в нелицензированном частотном
спектре
Спутниковый домен для сетей 5G
13

14.

Технические требования сервисов в 5G
Peak Data
Rate
1 - 20 Gbps
Connection
Density
10k - 1m
devices / km2
Reliability
99.999%
(of packets)
User
Experienced
Data Rate
10 -100
Mbps
Network
Energy
Efficiency
×1 - ×100
Position
accuracy
10m - <1m
Spectral
Efficiency
×1 - ×3
Area Traffic
Capacity
0.1 - 10
Mbps / m2
Security
Strong subscriber
authentication,
user privacy and
network security
Mobility
350 - 500
km/h
Availability
99.999%
(of time)
Latency
1 - 10 ms
Battery life
10 years*
14
*For low power IoT devices Source: ITU-R, NGMN, 3GPP

15.

Различия в требованиях к сетям между LTE и 5G
Объемы данных
1000x
10Gb/s/km2 10Tb/s/km2
Задержки
-80%
Надежность
+90%
25 1ms
Пиковые скорости
5G
100x
100Mbps 10Gbps
LTE
4-х 5ть 9’ок
250km/h-> 500km/h
IoT плотность
1000x
Позиционирование
+90%
1K 1M/km2
30 м 1м
Энерго эффективность
-90%
10% от текущей
Мобильность

16.

В 5G будет реализован полный доступ к спектру
(<6ГГц агрегация с >6ГГц)
ВКР-15
ВКР-19
17ГГц доступно
1
2 3
4
5 6
10
20
30
40
5.0
50
Видимый
свет
66-71
1.5 1
47.2-48.2
6.5
45.5-47
3.25
37-43.5
0.2
24.25-27.5
Сотовые
частоты
3.4-3.6
0.2
4.8-4.99
для будущего сотового доступа и Self-Backhaul
60
70
80
90
GHz
Основные частоты 5G
Дополнительные диапазоны для ёмкости в 5G, доступно 17ГГц
WRC- ВКР, Всемирная конференция радиосвязи
16

17.

Развертывание 5G сетей в мире
«+» подразумевает указанный год и далее
Latam – Латинская Америка;
SEA - Юго-Восточная Азия

18.

Сценарии использования 5G по частотным диапазонам
Средние диапазоны частот
с достаточно широкой полосой
100 Мбит/c - базовая скорость
«везде»
напр., 3400-3600 МГц
Высокие диапазоны частот
с очень широкой полосой
Для очень высоких пользовательских
скоростей : 20 Гбит/с (пиковая )
напр. 24.25-27.5 ГГц
Нижние полосы
частот с хорошим
покрытием,
Высокие диапазоны
частот с SCS* 120 кГц
Для обеспечения
сверхнизких задержек
(<6 мс)
напр. 24.25-27.5 ГГц
Массовые IoT
соединения
напр. 700, 900 МГц
*) SCS -Sub-Carrier Spacing - вариант разноса поднесущих
18

19.

3
Российское регулирование
сетей 5G
19
MegaFon | Chapter | 28.02.2023

20.

Концепция создания и развития сетей 5G/IMT-2020
в Российской Федерации
Конверсия и рефарминг …………
Обеспечение доступа к радиочастотному ресурсу….
Технологическая нейтральность …………
Упрощение процедур………
20
28.02.2023
Единый инфраструктурный оператор……
Аукционы ……….
СОРМ…
Плата за спектр……

21.

Финансово-экономические показатели различных вариантов
развертывания сетей 5G/IMT-2020*
*на основе материалов PwC Russia
21

22.

Запуск сети 5G не требует от рынка изменения формата работы,
операторы связи полностью поддержат процесс в рамках СП
Радиосеть LTE
+ модули 5G
Площадки БС
Транспортная
сеть (+SDN)
Потребуется точечная модернизация:
• Добавление активных модулей 5G на существующих
площадках;
• Обновление программного обеспечения опорной сети.
• Адресная модернизация транспортной сети
Элементы
опорной сети
+ обновление
до 5G
Благодаря суммированию площадок операторов в
рамках СП можно выбрать в каждом регионе лучшего и
Модернизация для запуска 5G
Существующая инфраструктура
22
Большая часть инфраструктуры 5G NSA будет
переиспользована из существующих элементов
сетей операторов, а именно:
• Площадки базовых станций и радиосеть LTE,
выступающая подложкой для 5G сети;
• Элементы опорной сети - vEPC, IMS, UDR…;
• Транспортная сеть - на начальном этапе SDN сети не
будут массово развернуты.
запустить 5G по принципу
«якорный оператор – присоединившийся оператор»,
что
позволит
максимально
эффективно
переиспользовать
существующую
инфраструктуру
операторов и построить единую 5G сеть (модель 5G
MOCN).

23.

Построение единой сети 5G наиболее оптимально на базе существующих
сетей LTE операторов
В соответствии с Концепцией 5G (Союза LTE) на
первоначальном этапе построение сети пятого
поколения
будет
осуществляться
с
использованием сети LTE в качестве опорной
(NSA 5G)
Различие в топологии операторов*
На текущем этапе развития сотовой связи в России
операторы обеспечивают суммарное покрытие LTE,
достаточное для развертывания 5G, однако:
• Места размещения базовых станций каждого
оператора в значительной степени уникальны;
• В регионах есть операторы-лидеры по
покрытию и операторы-отстающие;
• Сети LTE операторов во многих регионах
представлены различными производителями
оборудования.
МегаФон
МТС
Билайн
*) Иллюстрация на примере номинального кластера плотной городской застройки
23
Теле2
В связи с этим планируется переиспользовать
существующую инфраструктуру и в каждом
регионе выбрать Якорного оператора 5G (который
реализует общую сеть по модели 5G MOCN).

24.

Текущая ситуация с использованием полос радиочастот
3400-3800 МГц
3GPP Band n77: 3300 MHz – 4200 MHz (TDD)
3GPP Band n78: 3300 MHz – 3800 MHz (TDD)
Предварительные
исследования показывают,
что в диапазоне 3400-3600
МГц в настоящее время нет
свободных полос 40 МГц
24

25.

Текущая ситуация с использованием полосы радиочастот
4,4-4,99 ГГц
В средней срочной перспективе, в отдельных
полосах радиочастот в диапазоне 4800-4990
МГц, предполагается формирование к 2025 году
экосистемы оборудования для данного
диапазона радиочастот.
25

26.

Текущая ситуация с использованием полос радиочастот
24,25-27,5 ГГц и 27,5-29,5 ГГц
ЗС ССИЗ (космос – Земля)
Межспутниковая служба
5G: Полоса 1
24.25
24.5 24.65
5G: Полоса 2
25.0
25.5
26.5
.5
26.0
Решением ГКРЧ № 20-54дсп от 17.03.2020 г. выделены для 5G*:
Полоса 1 – неопределенному кругу лиц, в том числе для
технологических сетей связи;
Полоса 2 - ООО «Новые Цифровые Решения» (СП МегаФон и
Ростелеком) и ФГУП НИИР для исследовательских работ и
определения условий совместного использования с Роскосмосом
27.5
27.0
27.9445
27.5
28.4445
28.9525
28.5
29.0
28.0
27.5
28.0525
VSAT
ЗС ФСС
и ФС
27.8285
28.8365
ФС
VSAT
28.4445
ЗС ФСС
и ФС
29.4525
29.5
29.4525
ФС
29.0605
Сегментация между службами на национальном уровне
Золотой Гигагерц
- частично поражен системами ССИЗ
- может быть очищен, как и соседние полосы
26
*) Использование выделенных полос радиочастот осуществляется до 31.03.2021
29.5

27.

«МегаФон» - единственный из операторов получил разрешение
ГКРЧ для развёртывания сегмента связи 5G* на ЧМФ-2018
Были выделены полосы радиочастот:
3400–3800 МГц для тестового развёртывания
фиксированного сегмента сети связи пятого
поколения 5G;
25250–29500 МГц для развёртывания
мобильного сегмента 5G.
5G:
400 MHz
3,5 4,5 GHz
3 GHz
24 GHz
6 GHz
10 GHz
cmWave
continuous coverage, high mobility and reliability, interferene limitation
Carrier BW
n * 20MHz
Duplexing
FDD
Cell size
27
73 GHz PoC
39 GHz
30 GHz
90 GHz
mmWave
higher capacity and massive throughput, noise limitation
n * 100 MHz
1-2GHz
TDD
Macro
*(решение ГКРЧ от 04.07.2017г. № 17-42-08-2)
Small
Ultra small

28.

МегаФон имеет спектр для строительства сетей 5G в Москве*
Потенциальная доступность услуг в диапазоне 3,3-3,8 ГГц
населению определяется РИЧ, тыс. чел.
Потенциальная доступность
спектра ООО «Неоспринт»
144539
Полоса частот 24 МГц (6+18) в спектре
3,4 - 3,6 ГГц;
Третий по величине частотным ресурс в
диапазоне 3,4-3,6 ГГц, доступный в
Москве.
42058
29600
17662
3510
1000
1000
1000
1000
1000
Для внедрения сетей 5G,
экономически целесообразно
требуется каналы шириной 40
МГц и более.
1000 – менее 1 млн. чел.
Спектр в 52 субъектах РФ используется радиорелейным линиями (Ростелеком, ФГУП РТРС, Газпром трансгаз и др.);
Полосы частот 3400-3440 МГц и 3545-3550 МГц могут использоваться системами WiMAX или подобными;
Доминирующий держатель частот – группа компаний Фрештел (ООО «ИнтерПроект», ООО «Столица», ООО «Орион»,
ООО «Прогресс»). Лицензионный охват – вся территория страны, Имеют РИЧ в 698 городах РФ.
*«МегаФон» приобрел 100% доли в уставном капитале ООО «Неоспринт»
28
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

29.

Модель миграции для операторов существующих сетей LTE к
5G\IMT-2020
Исходное
состояние
Шаг 1
EPC
EPC
S1-U
S1-AP
eNB
LTE
UE
29
S1-U
Шаг 2
EPC
S1-U
S1-AP
eNB
(Master)
X2-C
X2-U
en-gNB
(Secondary)
LTE
LTE
UE
Dual-Mode UE
NR
DC
DC, EN-DC
Радиопокрытие
E-UTRA
Радиопокрытие
E-UTRA,
частично NR
S1-U
N26
Шаг 3
5GC
5GC
S1-AP NG-U
NG-C
ng-eNB
(Master)
NG-U NG-C
Xn-C
gNB
(Secondary)
LTE
LTE
UE
Dual-Mode UE
NR
DC, NGEN-DC, NR DC
Радиопокрытие
E-UTRA + NR
NG-U
gNB
NR
NR UE
NG-U
NG-C NG-U
ng-eNB
NG-C
gNB
LTE
LTE
UE
Dual-Mode UE
NR
DC, NR DC
Радиопокрытие
NR + E-UTRA

30.

RAN Sharing поддерживается в 5G NSA (Option 3X)
Предпосылки …
… реализуются в 4G + 5G моновендорном решении
3GPP стандартизованы
два варианта совместного
использования:
MOCN
–
совместное
использование
широкой
спектральной полосы в
общей БС
Необходимо регуляторное требование о раскрытии Х2 интерфейса
Требования к задержкам X2 ~5-20 мс
(достижимо прямыми оптическими стыками)
4G RAN
5G
RAN
MOCN1
MORAN2
Не рассматриваем ЕИО в 4G
MORAN – раздельное
использование спектра в
общей БС
На объединённом ресурсе
всегда излучаются PLMN
всех участников шаринга
Standard
Interface
4G EPC
4G EPC
5G NGC
5G NGC
4G EPC
4G EPC
5G NGC
5G NGC
В
обоих
случаях
используются
общие
аппаратные ресурсы БС
1)
2)
30
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023
Единая полоса для ЕИО
Фрагментированная полоса для ЕИО (нет стандартизации в 3GPP)

31.

Внедрение технологии 5G/IMT-2020 в Российской Федерации
Программа цифровая экономика, Информационная Инфраструктура
Основными этапами достижения поставленных целей являются (плановые даты):
Определение диапазонов
радиочастот для
создания сетей
радиосвязи 5G в
Российской Федерации
30 сентября 2019 г.
Реализация пилотных
проектов по созданию сетей
связи 5G в
Российской Федерации в 2
отраслях экономики
31 декабря 2020 г.
Выполнение условий
для создания сетей
связи 5G в Российской
Федерации на
территории не менее
10 городов с
населением более
Утверждение Концепции
создания и развития
сетей 5G/IMT-2020 в
Российской Федерации
31 марта 2019 г.
По факту смещение более года:
27 декабря 2019 г. подписана
МинЦифРазом;
В марте 2020 г. Концепция
возвращена Аппаратом
правительства РФ на доработку
31
Разработка и утверждение плана по
высвобождению радиочастот в
интересах внедрения технологии
5G/IMT-2020 в Российской Федерации
(План мероприятий по конверсии
радиочастотного спектра)
31 декабря 2020 г.
1 млн. человек
31 декабря 2021 г.

32.

4
Основные технологии 5G
32
MegaFon | Chapter | 28.02.2023

33.

Спецификации описывающие радио технологии
GERAN (GSM/EDGE)
= 4x.- and 5x.-series
UTRAN (3G including HSPA)
= 25.-series
E-UTRAN (pre-4G Releases 8..9)
(true 4G Releases 10..12)
(and Releases 13..14)
= 36.-series
NR (5G Release 15 ...)
= 38.-series
Multi-RAT, including Wi-Fi®
= 37.-series
33

34.

5G NR– изменения и технологии
#1 Новый спектр
#2 massive MIMO
Spectrum
5G
LTE
5G
LTE
5G
90 GHz
3 mm
64 антенных
элементов на TRX
2x2 MIMO
39 GHz
30 GHz
1 cm
24 GHz
#4 Возможность множественного
подключения и агрегация
5G - standalone
Dual connectivity
for LTE
10 GHz
#3 Новая и гибкая радио
технология
4.5 GHz
3.5 GHz
3 GHz
Dt
time
10 cm
Df
User #5
User #2
User #2
User #3
User #5
User #1
1m
User #4
User #1
300 MHz
frequency
User #3
One tile corresponds to the smallest user allocation
• New OFDM based
waveform
• Flexible size,
control, TDD,
bandwidth etc
#5 Гибкая распределенная
архитектура
Virtualization &
CloudRAN
Gateway

35.

Полосы частот для 5G согласно WRC-19
n77
n79
n78
3.3
Sub6GHz
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
5.0
GHz
Europe
USA
China
Japan
Korea
n258 (24.25-27.5GHz)
n260 (37 – 40 GHz)
n257 (26.5 –29.5 GHz)
G30
G40
mmWave
20
Europe
3.25 GHz
Japan
Korea
45
3 GHz
USA
China
40
30
3 GHz
0.85GHz
3.25 GHz
6.5 GHz
2 GHz
3 GHz
WRC15 - Confirmed
Likely
TBD
WRC-19 Confirmed
Not in scope of WRC-19
GHz

36.

Частотные полосы определённые для 5G NR
NR
operating
band
Uplink (UL)
BS receive / UE
transmit, MHz
Downlink (DL)
BS transmit / UE
receive, MHz
Duplex
Mode
n1
1920 – 1980
2110 – 2170
FDD
n3
1710 – 1785
1805 – 1880
FDD
n7
2500 – 2570
2620 – 2690
FDD
n8
880 – 915
925 – 960
FDD
FR1 Sub-6
GHz
n20
832 – 862
791 – 821
FDD
(410 – 7125
MHz)
n38
2570 – 2620
2570 – 2620
TDD
n78
3300 – 3800
3300 – 3800
TDD
n79
4400 – 5000
4400 – 5000
TDD
n80
1710 – 1785
N/A
SUL
n84
1920 – 1980
N/A
SUL
n257
26500 – 29500
26500 – 29500
TDD
n258
24250 – 27500
24250 – 27500
TDD
FR2 mmWave
(24250 –
52600 MHz)
SUL = Supplementary Uplink
36
2/28/2023
В 3GPP TS 38.101-1, 3GPP
TS 38.101-2 определены все
NR frequency bands
n7
Возможные для NR
(LTE Refarming Bands)
МегаФона
n78
Возможные для 5G
NR (FR1\FR2)
n80
Возможные только
для SUL
префикс “n” отличает E-UTRA
bands (“b”) и UTRA bands

37.

Ширина канала для каждого NR band (3GPP TS 38.104 V16.3.0)
NR
Band
n1
n3
n7
n38
n78
n257
n258
SCS
(kHz)
SCS
101,2
5 MHz
MHz
kHz
15
Yes
Yes
30
Yes
60
Yes
15
Yes
Yes
30
Yes
60
Yes
15
Yes
Yes
30
Yes
60
Yes
15
Yes
Yes
30
Yes
60
Yes
15
Yes
30
Yes
60
Yes
60
120
60
120
152
MHz
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
NR band / SCS / UE Channel bandwidth
202
252
30
40
50
60
MHz MHz MHz MHz MHz MHz
Yes
Yes Yes
Yes
Yes
Yes Yes
Yes
Yes
Yes Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes Yes
Yes
Yes
Yes
Yes Yes
Yes
Yes
Yes
Yes Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
80
MHz
90
100 MHz
MHz
400
MHz
LTE Refarming Bands
Yes
Yes
Yes
Yes
5
MHz
10
MHz
15
MHz
20
70
25 MHz 30 MHz 40 MHz 50 MHz 60 MHz
MHz
MHz
NRB and Spectrum Utilization (FR1: 400 MHz to 6000 MHz)
25
52
79
106
133
90%
93.6%
94.8%
95.4%
95.8%
11
24
38
51
65
79.2%
86.4%
91.2%
91.8%
93.6%
N/A
11
18
24
31
79.2%
86.4%
86.4%
89.3%
[160]
200
MHz
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
80 MHz
NR FR1 n78
полоса 5 МГц не
поддерживается
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
90
100 MHz
MHz
216
270
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
97.2%
97.2%
\
\
\
\
\
106
133
162
[189]
217
[245]
273
95.4%
95.8%
97.2%
51
65
79
91.8%
93.6%
94.8%
15
[78]
30
[38]
97.7%
[93]
107
98.3%
[121]
135
60
37
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023
93.6%
NR FR2 (mmWave)
97.2%
Максимальная
утилизация спектра
(SU) более 97%
достигается при ширине
канала от 40 МГц

38.

Massive MIMO
Massive MIMO – количество
передатчиков и приёмников в
системе ≥ 8.
38
MegaFon | Presentation title and subtitle
Формирование луча
(beamforming)
Многопользовательское MIMO
(MU-MIMO)

39.

Dual Connectivity (DC) inter-band EN-DC (E-UTRA/NR DC)
Inter-band EN-DC within FR1 (two bands)
EN-DC band
DC_1_n78
DC_3_n78
DC_7_n78
DC_7-7_n78
E-UTRA
Band
1
3
7
CA_7-7
NR Band
n78
n78
n78
n78
Single UL
allowed
No
DC_3_n78
No
No
Inter-band NR CA between FR1 and FR2
NR CA Band
NR Band
CA_n78-n2571
n78, n257
CA_n79-n2571
n79, n257
39
E-UTRA
Band
NR
Band
Single UL
allowed
DC_1_n257
1
n257
No
DC_3_n257
3
n257
No
DC_7-7_n257
CA_7-7
n257
No
DC_7_n257
7
n257
No
MegaFon | Presentation title and subtitle
Покрытие
ограничено из-за
использования
NR в верхних
частотных
диапазонах
Решается
Supplementary UL
или Carrier
Aggregation
Inter-band EN-DC including FR2
EN-DC Band
Поддерживается
с R12 3GPP
терминалами
28.02.2023

40.

Причины необходимости SUL
Покрытие UL и DL @ 3,5 ГГц не сбалансировано
из-за неравномерного распределения подкадров
NR UL и DL, и больших различий между
мощностью передачи UL и DL UE / gNodeB.
DL PBCH Coverage
LTE и NR с используют частотное разделения
каналов , это предотвращает конфликты ресурсов.
LTE FDD DL
DL PDSCH Coverage
UL PUSCH Coverage
LTE FDD UL
Bottleneck
NR
PUSCH
MCL: dB 140
130
120
126,6
126,2 125,3
129,9
125,8
LTE FDD DL
114,3
LTE FDD UL + NR UL
110
100
PUSCH
FDD 1.8G 2T2R
PDSCH
PDCCH
TDD 3.5G 64T64R
NR
PUSCH

41.

SUL помогает улучшить покрытие UL
Покрытие UL&DL 3,5 ГГц
Покрытие UL&DL 3,5 ГГц &UL LTE1800

42.

Supplementary uplink (SUL) возможности и ограничения
Ширина полосы NR Band для SUL
Комбинации NR Band для SUL
NR Band combination for SUL
SUL_n78-n802
SUL_n78-n842
NR Band
n78, n80
n78, n84
SUL
configuration
Необходимо учитывать ограничения гармоник
F1 ul
1710-1735
1735-1745
1745-1765
1765-1785
F2 dl
3420-3470
3470-3490
3490-3530
3530-3570
NR Band
SUL_n78An80A
n78
n80
SUL_n78An84A
n78
n84
Subcarrier
spacing
(kHz)
15
30
60
15
15
30
60
15
5
MHz
Yes
Yes
10
MHz
15
MHz
20
MHz
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Необходимо учитывать возможности оборудования
Есть влияние на частоту 3495 Мгц, нет влияния на
частоты 3585 Мгц, 3591 Мгц, 3597 Мгц Неоспринт.
Hardware
LTE
NR
Частота \ полоса
1800, 2100 MHz
frequency bands.
15 \ 20 MHz bandwidths.
3500 MHz frequency
bands.
>40 MHz bandwidths.
RF modules
LTE and NR must share the same RF module
(requiring time synchronization). The RRU3939,
RRU3971, RRU5901, RRU5904, RRU5501,
RRU5502, RRU3959, RRU3962, RRU5905,
RRU3938, RRU5909, RRU3971a, and RRU3959a
support this feature.
BBU
BBU5900, BBU3900, and
BBU3910
BBU5900
Baseband
processing boards
UBBPd/e
UBBPfw1, UBBPg2a,
UBBPg3
Main control
boards
UMPTa/b/e
UMPTe, UMPTg
2nd harmonics Interference
2*f2 = 3420~3570
f2: 1710~1785
f1: 3400~3600
*Only exists when UL(1.8G) & DL(3.5G) transmit data simultaneously
42
28.02.2023

43.

NR intra-band CA (3GPP TS 38.101-1 V16.3.0, 3GPP TS 38.101-2
V16.3.1)
Конфигурации для intra-band noncontiguous CA (Neosprint)
Конфигурации для intra-band contiguous CA
Sub-6 GHz: 8 несущих суммарной полосой 400 МГц
mmWave: 8 несущих суммарной полосой 800 МГц,
3 несущих суммарной полосой 1200 МГц
Требуется ширина канала не менее 10 МГц!
Intra-band carrier
Continuous carrier
Non-continuous
carrier
Inter-band carrier
Band A
Band B
43
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

44.

Варианты решения улучшения покрытие Uplink в 5G
44
SUL (UL&DL Decoupling)
DC (Dual-Connectivity)
CA (Carrier Aggregation)
Spectrum Occupation
FDD UL only
NA
FDD UL+DL
(Occupies LTE DL Spectrum)
Coverage Affection
1.8GHz or 3.5GHz single
transmission
No affection
1.8GHz & 3.5GHz dual
transmission, half power per
band
Affect coverage
1.8GHz or 3.5GHz single
transmission
No affection
Coverage Requirement
Need 1.8GHz UL coverage
Need 1.8GHz & 3.5GHz UL
coverage
Need 1.8GHz UL coverage
Interference
Intermodulation
Intermodulation
Intermodulation when UL CA
UE
UL single transmission
UL dual transmission
(LTE & NR)
UL single transmission if no UL
CA
UE Power Consumption
Normal
Medium power
High(+45%)
Signaling Overhead
Normal
Medium
High
Cooperative Scheduling Gain
NA
Low
High
CQI & HARQ Feedback Time
Fast
Slow
Fast
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

45.

Сравнение LTE и 5G NR
LTE
NR
Name
LTE TDD
Flexible
bandwidth
configuration
1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz,
15 MHz, and 20 MHz
Duplex mode
TDD
UL-DL subframe
Combination of multiple ratios
configuration
Multiple access
DL: OFDMA
method
LTE FDD
C-band
mmWave
40 MHz, 60 MHz, 80 MHz,
and 100 MHz
50 MHz, 100 MHz, 200 MHz,
400 MHz
FDD
TDD
TDD
All UL or all DL subframes
Multi-layer nesting & dynamic Multi-layer nesting & dynamic
for TDD
for TDD
UL: SC-FDMA
DL: OFDMA
UL: DFT-s-FDMA/CP-OFDMA
Mobility
Up to 350 km/h
Inter-RAT or intra-RAT handover supported
Up to 500 km/h
Inter-RAT or intra-RAT handover supported
Antenna
AAS supported
AAS not easily supported
AAS supported
Supported
Not supported
Supported
Beamforming
Supported

46.

5
Изменения в радиоинтерфейсе
5G
46
MegaFon | Chapter | 28.02.2023

47.

Нумерология ресурсов радио интерфейса 5G NR
CP
Time-domain
resources
Basic scheduling unit
Symbol length
Numerology
The SCS
determines the
symbol length and
slot length.
SCS
Frequency-domain
resources
Slot
Subframe
Frame
1 slot = 14 symbols
1 subframe = 1 ms
1 frame = 10 ms
1 frame = 10 subframes
1 RB = 12 subcarriers
1 RBG = 2 to 16 RBs
RB
RBG
One or more BWPs can
1 BWP = Multiple RBs/RBGs be configured in one
carrier.
BWP
Carrier
Data channel/control channel scheduling unit
REG
1 REG = 1
PRB
CCE
1 CCE = 6 REGs
Existed in LTE
Unchanged in NR
Existed in LTE
Enhanced in NR
Space-domain resources
Codeword
Layer
Antenna port
Added in NR
QCL

48.

Нумерология ресурсов радио интерфейса 5G NR
Временные ресурсы
Физические ресурсы
Radio frame
Наследуется от LTE и имеет фиксированное значение 10 мс
Subframe
...
Subframe
Subframe
Наследуется от LTE и имеет фиксированное значение 1 мс
Slot
Slot
...
Slot
Concept
Explanation
SCS
15/30/60/120/240k
RB
1RB = 12 SCs
RBG
1 RBG = 2/4/8/16 RBs
RG (Grid)
Cell bandwidth, 273 RB@100M with
30kHz SCS
Point A
Basic reference point for positioning RB in
RG
CRB
Index in RG (based on Point A
BWP
The part of UE working bandwidth in RG
offset
Relation btw CRB and PRB
PRB
Index in BWP
CORESET
the physical resource for PDCCH
Минимальная единица для scheduling данных
Symbol Symbol Symbol
. Symbol
..
Базовая единица для модуляции
Sampling Sampling
point
point
...
Sampling
point
Базовая единица времени на физическом уровне
48

49.

Subcarrier spacing (SCS) и Channel \ Transmission Bandwidth
Channel bandwidth
FR1 (410 MHz to 7125 MHz): 5 MHz (minimum), 100 MHz (maximum)
FR2 frequency band (24,25 GHz to 52,6 GHz): 50 MHz (minimum), 400
MHz (maximum).
Guard bandwidth
With F-OFDM, the guard bandwidth decreases to about 2% in NR
(corresponding to 30 kHz SCS, 100 MHz channel bandwidth).
49
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

50.

Символы и слоты радио интерфейса 5G NR
Symbol = CP + Data
SCS vs CP length/symbol length/slot length
– Length of OFDM symbols in data: T_data = 1/SCS
– CP length: T_cp = 144/2048 x T_data
– Symbol length (data+CP): T_symbol = T_data +T_cp
– Slot length: T_slot = 1 / 2^(µ)
Parameter/Numerology (µ)
0
1
2
3
4
SCS (kHz):
SCS = 15 x 2^(µ)
15
30
60
120
240
OFDM Symbol Duration (µs):
T_data = 1/SCS
66.67 33.33
16.67
8.33
4.17
CP Duration (µs):
T_cp = 144/2048 x T_data
4.69
2.34
1.17
0.59
0.29
OFDM Symbol Including CP (µs):
71.35 35.68
T_symbol = T_data + T_cp
17.84
8.92
4.46
0.25
0.125 0.0625
Slot Length (ms):
T_slot = 1/2^(µ)
50
1
0.5

51.

Рекомендации SCS и Symbol Length для различных видов
сервисов
Coverage
3.5 GHz
Mobility
Latency
15
30
60
120
240
good
bad
bad
good
bad
good
good
bad
bad
good
bad
good
bad
good
Coverage
28 GHz
Mobility
Phase Noise
Latency
SCS = 15 kHz
SCS (kHz)
Гибкая длина слота обеспечивает низкие
задержки
Different spectrum
Multiple services
Multiple scenarios
Sub-6 GHz, mmWave
eMBB, URLL, mMTC
Low/high Speed
SCS = 120 kHz
Case 1
Case 2
Case 3
Example
CP
T_symbol
…
T_symbol
…
T_symbol
51
2/28/2023
…
data
T_slot = 0.125 ms (14 symbols)
Scalable Numerology
Flexibility
T_slot = 1 ms (14 symbols)
T_slot = 0.5 ms (14 symbols)
SCS = 30 kHz
Рекомендованные SCS для различных
частотных полос:

52.

Структура радио фрейма для SCS 15 и 240 кГц
Frame length: 10 ms
– SFN range: 0 to 1023
Subframe length: 1 ms
– Subframe index per system frame: 0 to 9
Slot length: 14 symbols
52
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023

53.

Структура частотного ресурса
53
Resource Block
Resource Grid
MegaFon | Presentation title and subtitle
28.02.2023
Resource Grid (RG)
– Physical-layer resource group, which is defined separately
for the uplink and downlink (RGs are defined for each
numerology).
– Frequency domain: available RB resources within the
transmission bandwidth