5G, RAN - Last Updated: 29 settembre 2021

Panoramica della nuova radio 5G

Nell’implementazione del 5G, gli operatori si stanno impegnando in un ciclo di investimenti significativo. Ne consegue che essi si aspettano un ritorno su tale investimento entro un termine ragionevole. La domanda è come! Fondamentalmente, sia per quanto riguarda la radio che per l’architettura complessiva dell’infrastruttura, il 5G funziona in modo simile al 4G. Tuttavia, l’implementazione è molto diversa e ciò offre al 5G diversi vantaggi chiave rispetto al 4G in termini di supporto sia del modello di business della banda larga esistente, sia di casi d’uso specifici del settore. I vantaggi si riscontrano nell’intero sistema 5G, ma è soprattutto nell’interfaccia aerea 5G New Radio (NR) che si trovano le novità più significative.

Flessibilità sottostante: la differenza chiave rispetto al 4G LTE

Innanzitutto, il 5G utilizza la tecnica di base nota come OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Sebbene la maggior parte delle persone non abbia bisogno di comprendere i dettagli, si tratta delle stesse tecniche utilizzate nel 4G LTE, tranne che nel 5G viene utilizzato in modo molto più flessibile. Ciò significa che il 5G può essere applicato in modo efficiente a una gamma molto più ampia di scenari di implementazione o a supporto di una gamma molto ampia di casi d’uso.

Lavorare in modo efficiente con 4G LTE – Controllare l'investimento

Poiché utilizzano la stessa tecnica di base, è stato possibile progettare il 5G in modo che funzioni efficacemente con l’interfaccia radio 4G esistente. Ciò è importante perché consente un’implementazione controllata del 5G che si basa e si aggiunge all’infrastruttura degli operatori esistenti. È possibile aggiungere ulteriore capacità (5G) solo quando necessario, consentendo di indirizzare gli investimenti nel 5G in modo da massimizzare il ritorno finanziario.

Nuova radio 5G: apertura di un nuovo spettro

L’uso flessibile dell’OFDMA consente di utilizzare una gamma molto più ampia dello spettro di frequenze per il 5G. Ciò apre ampie parti dello spettro che sono attualmente sottoutilizzate, consentendo ai regolatori di sviluppare regimi di licenza nazionali che includono un aumento dello spettro concesso in licenza per gli operatori, nonché un accesso molto più semplice allo spettro condiviso e senza licenza, che a sua volta è destinato ad aprire direttamente il 5G a una gamma più diversificata di fornitori di servizi e industrie verticali.

Tecniche avanzate di antenna: aumento dell'efficienza

L’efficienza dell’interfaccia radio è considerata uno dei vantaggi chiave (insieme all’accesso a uno spettro maggiore) che il 5G apporta a sostegno dell’attuale modello di business della banda larga mobile. Ciò è reso possibile principalmente dal fatto che il 5G consente l’accesso a frequenze più elevate all’interno dello spettro. Ciò significa che le dimensioni dell'antenna sono ridotte richiedendo, a sua volta, l'utilizzo di tecniche di antenna multiple/avanzate presso la stazione base.

In effetti, le antenne avanzate supportano le tecniche di beamforming e MIMO (Multiple In, Multiple Out) in un modo molto più efficiente rispetto a quanto precedentemente disponibile nel 4G. Sono disponibili diverse tecniche di antenna avanzate, ma tutte hanno una cosa in comune, ovvero che l'energia può essere focalizzata, o diretta, in modo abbastanza preciso sia nella direzione di uplink che in quella di downlink. Gran parte dell’incremento apportato dal 5G rispetto al 4G si realizza in questo modo.

Massimizzare l'efficienza in un'ampia gamma di ambienti radio

Un altro risultato diretto del modo in cui OFDMA viene applicato in modo più flessibile nel 5G è che il 5G può essere implementato in modo più efficiente in una gamma molto più ampia di ambienti radio. L'ambiente radio è determinato da una serie di fattori diversi, tra cui la frequenza utilizzata, la larghezza di banda, l'interferenza dall'interno o dall'esterno del sistema, l'ambiente multipercorso (a seconda della copertura meteorologica fornita nei quartieri commerciali, negli ambienti urbani o rurali) e fattori ambientali incluso il tempo. Configurando opportunamente il 5G possiamo proteggerci da qualsiasi impatto dannoso dell’ambiente radio, massimizzando l’efficienza e le prestazioni del servizio.

Codifica per la protezione dagli errori – in un'ampia gamma di ambienti radio

L'efficienza dell'interfaccia radio è direttamente correlata all'investimento finanziario necessario. Quindi, anche se stiamo ottenendo grandi vantaggi dalla possibilità di accedere ad uno spettro più ampio e di utilizzare tale spettro in modo più efficiente implementando tecniche di antenna avanzate, siamo anche andati oltre nel migliorare l’efficienza in una serie di aree diverse. Uno di questi ambiti riguarda il modo in cui proteggiamo dagli effetti peggiori dell'ambiente radio sotto forma di errori di trasmissione. Qualsiasi trasmissione viene eseguita attraverso un algoritmo matematico che introduce dipendenze all'interno del flusso di dati. Tali dipendenze, a loro volta, consentono la correzione di eventuali errori quando viene ricevuto il flusso di dati (fino a un certo limite). La tecnica utilizzata nel 5G è nota come LDPC (Low Density with Parity Check), che rappresenta un miglioramento della codifica turbo utilizzata nel 4G, se utilizzata per un nuovo sistema in cui sono previsti molti errori.

Adattare in modo efficiente il 5G NR a diversi casi d'uso

La flessibilità della nuova radio 5G ha un impatto diretto sul modo in cui possiamo rendere disponibili le risorse in una gamma di casi d’uso diversi. La banda larga mobile, ad esempio, è molto diversa dalla bassa velocità di trasmissione dati e dalla bassa potenza, requisiti necessari per supportare le letture dei contatori come parte dell'Internet delle cose, in termini di requisiti di risorse radio. A differenza del 4G, che è stato ottimizzato per la banda larga mobile in un ambiente urbano con celle relativamente grandi (e che necessitava di NB-IoT come tecnologia complementare per supportare in modo efficiente l’IoT), il 5G è configurabile in modo da poter supportare entrambi gli scenari, così come molti altri, in modo molto più efficiente.

Raggiungimento di una bassa latenza con 5G NR

Ci sono anche alcune funzionalità aggiuntive che rendono il 5G adatto a casi d’uso che richiedono operazioni a bassa latenza. Innanzitutto, OFDMA può essere configurato in modo che i bit effettivi abbiano una durata più breve. Per vari motivi ciò non influisce sul bit rate complessivo del canale, ma significa che piccole quantità di informazioni possono essere facilmente trasmesse più rapidamente attraverso l'interfaccia radio. In secondo luogo, le strutture di timing e framing in 5 g sono state riprogettate (rispetto al 4G), riducendo eventuali ritardi inutili sia nei tempi di elaborazione che in quelli di risposta.

Abbiamo esaminato solo un'istantanea delle principali novità della radio 5G rispetto al 4G. I vantaggi per gli operatori, l’industria delle telecomunicazioni e i clienti sono evidenti. Il 5G apre inoltre il mercato a una gamma di nuovi attori e a una gamma molto più ampia di casi d’uso. Poiché il 5G condivide la stessa base tecnologica e gran parte dell’eredità del 4G, può essere implementato come parte integrante della rete pubblica esistente o autonomo a supporto di reti private o ibride. Ciò significa che gli investimenti devono essere effettuati solo dove necessario o laddove l'operatore (o altra società) sarebbe sicuro di ottenere un ritorno sul proprio impegno finanziario.

Il traffico mobile continua ad aumentare e le spese in conto capitale degli operatori per le infrastrutture rimangono ostinatamente elevate. Tuttavia, la nuova radio 5G, come parte di un sistema più ampio, fornisce i miglioramenti complessivi di efficienza/prestazioni sopra descritti. Con questo in mente (e con alcune avvertenze sui dispositivi), anche prima di considerare i nuovi casi d’uso e i diversi scenari abilitati, la domanda deve essere “posso permettermi di non investire nel 5G”, piuttosto che “posso permettermi l’investimento nel 5G”.

Webinar: La nuova radio 5G

Data: 12 ottobre 2021 | 14-15 (ora del Regno Unito)
Relatore: Tony Wakefield

L’interfaccia aerea 5G New Radio (NR) è la novità più significativa del sistema 5G. In questa presentazione di un'ora, vedremo perché esaminando alcune delle caratteristiche principali di 5G New Radio, i vantaggi e le opportunità per gli operatori di rete . Scopri di più e registrati.