Dördüncü nəsil 4G LTE şəbəkələri dünyaya smartfondan sürətli mobil internet, videozənglər və yüksək dəqiqlikli axın videosu bəxş etdi. Lakin 2010-cu illərin sonuna doğru operatorlar və mühəndislər sadəcə yeni 4G baza stansiyaları quraşdırmaqla aşılması mümkün olmayan üç fundamental maneə ilə üzləşdilər: sıx şəhər tikintisində radiokanal zolağının çatışmazlığı, aradan qaldırıla bilməyən 15–30 ms gecikmə və bir kvadrat kilometrdə yüz minlərlə sensoru eyni vaxtda xidmət göstərə bilməmək. Bu dərsdə biz 4G LTE-nin üç arxitektura həddini, ITU-R M.2083 / M.2410 tövsiyələrinə əsasən IMT-2020 (5G) standartının hədəf göstəricilərini araşdıracaq və mühəndis hesablaması ilə beşinci nəslin sektor tutumunu 12 dəfədən çox necə artırdığını və gecikməni bir neçə millisaniyəyə qədər necə sıxdığını göstərəcəyik.
Məqsəd və nə bilmək lazımdır
Dərsdən sonra siz bacaracaqsınız:
4G LTEşəbəkələrinin üç əsas arxitektura həddini (tutum tavanı, gecikmənin aşağı həddi və qoşulma sıxlığı həddi) adlandırmağı və izah etməyi;- IMT-2020 xidmətlərinin üç sütununu açmağı: eMBB, URLLC və mMTC;
- ITU-R M.2083 / M.2410 və 3GPP TR 38.913 sənədlərinin səkkiz əsas hədəf göstəricisini IMT-Advanced (
4G) ilə müqayisədə sadalamağı; C_sector = B * eta_avgdüsturu ilə sektorun buraxma qabiliyyətini və4G LTEilə5G NRüçün tamRTTgecikmə büdcəsini hesablamağı;- mühəndis texniki tapşırığına əsasən layihənin
4G-nin hansı həddinə dirəndiyini və hansı5Gxidmət sinfinin onu həll etdiyini müəyyənləşdirməyi.
Əvvəlcədən nə bilmək lazımdır: lte kursu, dərslər 1–5 (LTE nə üçün yaradılıb, E-UTRAN + EPC arxitekturası, eNodeB baza stansiyaları və S-GW / P-GW şlüzləri, 20 MHz-ə qədər kanal eni və 1 ms altkadrı); ipnet kursu, dərslər 1–5 (buraxma qabiliyyəti, RTT gecikməsi, faza titrəməsi və paket itkiləri).
Həyatdan tapşırıq
Rabitə operatorunun aparıcı radiomühəndisi böyük meqapolisdə kommersiya şöbəsindən bir həftə ərzində tamamilə fərqli üç sifariş alır:
- 45 000 tamaşaçı tutumlu şəhər stadionu. Futbol matçı zamanı minlərlə azarkeş eyni anda canlı yayım aparır və
Full HD / 4Kformatında təkrarlara baxır. HəttaLTE-Advanceddaşıyıcıların aqreqasiyası ilə belə baza stansiyasının hər sektorunda20 MHzzolaq sıxılıb və bir aktiv tamaşaçıya düşən sürət0.25 Mbps-dən aşağı düşür — görüntü donur. - Avtomatlaşdırılmış avtomobil zavodu. Sifarişçi 120 qaynaq robotundan və pilotsuz
AGVarabalarından tez sıradan çıxan kabelləri yığışdırıb mobil şəbəkə ilə əvəz etmək istəyir. Təhlükəsizlik kontrolleri99.999%etibarlılıqlaRTT <= 5 mstam cavab müddəti tələb edir. Zavodun4G LTEözəyində aparılan ölçmə22 msgöstərir və buna görə robotlar qəza dayanmasına keçir. - Ağıllı şəhər təsərrüfatı (Smart Metering & Grid). Bələdiyyə şəhər mərkəzinin hər kvadrat kilometrində bir batareyadan
10 ilişləmə müddəti olan350 000su, qaz sayğacını, parkinq və işıqlandırma sensorunu qoşmağı planlaşdırır.
Dərsin sualı: nə üçün eyni 4G LTE arxitekturası hər üç tapşırıqda aciz qalır və Beynəlxalq Telekommunikasiya İttifaqı (ITU-R) beşinci nəsil IMT-2020 (5G) standartına hansı dəqiq texniki tələbləri qoyub?
4G LTE-nin üç arxitektura həddi
4G LTE (və daha sonra 3GPP Releases 8–14-də LTE-Advanced Pro) şəbəkəsi bir əsas məqsəd ətrafında layihələndirilmişdi — smartfonlu insana universal IP-verilənlər borusu vermək. Mobil rabitə ilə stadionları, zavodları, nəqliyyatı və milyonlarla sensoru əhatə etməyə çalışdıqda üç sərt konstruktiv məhdudiyyət üzə çıxdı.
1. Tutum və spektr eni tavanı (Capacity Ceiling)
Şennon — Hartli qanununa görə radiokanalın buraxma qabiliyyəti B tezlik zolağının eni (MHz ilə) və eta spektral effektivlik (bit/s/Hz ilə, yəni modulyasiya və MIMO antenaları hesabına zolağın hər hersində saniyədə neçə bit ötürməyin mümkün olması) ilə düz mütənasibdir.
4G LTE şəbəkələrində bir radiokanalın eni sərt şəkildə 20 MHz ilə məhdudlaşır. Bütün bu kanallar 3 GHz-ə qədər olan aşağı və orta tezlik diapazonunda (Sub-3 GHz: 800, 1800, 2100, 2600 MHz zolaqları) kəsilib və orada operatorların artıq boş spektri yoxdur. Hətta 2–3 daşıyıcını (Carrier Aggregation) birləşdirsək belə, sıx şəhər mərkəzindəki baza stansiyası sektora yüzlərlə meqahers bütöv zolaq verə bilmir.
2. 15–30 ms gecikmənin aşağı həddi (Latency Floor)
Nə üçün real kommersiya 4G LTE şəbəkəsində pinq (RTT) demək olar ki, heç vaxt 15–30 ms-dən aşağı düşmür? Bunun iki fundamental səbəbi var:
- Radioda sərt vaxt toru (
TTI = 1 ms).LTE-də radioresursların planlaşdırılmasının ən kiçik vahidi — altkadr (Subframe və ya TTI — Transmission Time Interval) — həmişə dəqiq1 ms-ə bərabərdir. Zavodda qəza sensoru işə düşərsə, modem növbəti millisaniyəlik altkadrın başlanğıcını gözləyir, paketi ötürür, dekodlamanı gözləyir və radiomaneə zamanı HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) təkrar ötürmə dövrünə daha8 mssərf edir. Təkcə radiointerfeysdə4–10 msyığılır. - Mərkəzləşdirilmiş
EPCnüvəsi.4Garxitekturasında regionun bütün baza stansiyalarından gələn istifadəçi trafikiGTP-Utunelləri ilə bir neçə mərkəziS-GW / P-GWşlüzünə daşınır ki, onlar da çox vaxt şəhərdən yüzlərlə kilometr uzaqda yerləşir. Gediş-gəliş nəqliyyatına daha10–15 mssərf olunur.
3. Qoşulma sıxlığı və enerji sərfiyyatı həddi (Density Limit)
Klassik LTE-də RRC və NAS idarəetmə protokolları meqabaytlarla məlumat yükləyən smartfonlar üçün yaradılmışdı. Kiçik bir su sayğacı saatda bir dəfə 20 bytes ölçüsündə paket göndərmək istədikdə, o, onlarla siqnal mesajından ibarət ağır radiobirləşmə qurma prosedurundan keçməli olur. Əgər 1 km² ərazidə eyni vaxtda 100 000 belə sensor oyanarsa, baza stansiyasında təsadüfi giriş kanalı PRACH üzərində siqnal fırtınası yaranar, sensorun batareyası isə on il əvəzinə bir neçə aya bitər.
IMT-2020 baxışı və 5G-nin üç sütunu
2015-ci ilin sentyabrında Beynəlxalq Telekommunikasiya İttifaqının radiorabitə sektoru tarixi ITU-R M.2083 («IMT Vision — Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond») tövsiyəsini dərc etdi. BTİ sənədlərində beşinci nəsil standartın rəsmi adı IMT-2020-dir (3G necə IMT-2000, 4G isə IMT-Advanced adlanırdısa), 3GPP konsorsiumu isə 3GPP Release 15-dən (2018-ci il) başlayaraq onun üçün texniki reallaşdırmanı — yeni 5G NR (New Radio) radiointerfeysini və yeni xidmət əsaslı 5GC (5G Core) nüvəsini hazırladı.
Vahid «ortalanmış» şəbəkə əvəzinə ITU-R M.2083 tövsiyəsi məşhur IMT-2020 xidmətlər üçbucağını (5G-nin üç sütunu) müəyyən etdi ki, onların hər biri dəqiq 4G-nin hədlərindən birini hədəfləyir:
- eMBB (enhanced Mobile Broadband — təkmilləşdirilmiş mobil genişzolaqlı rabitə): sıx stadionlar,
4K/8Kvideo, bulud oyunları, virtual və artırılmış reallıq (VR/AR) dəbilqələri vəFWA(Fixed Wireless Access) simsiz ev interneti üçün ultra-yüksək sürətlər. Həll yolu: orta diapazonda (FR1, məsələn3.5 GHz)100 MHzvə millimetr diapazonunda (FR2,26/28 GHz)400 MHz-ə qədər geniş kanallar, üstəlik çoxelementli Massive MIMO (64T64R) antena qəfəsləri. - URLLC (Ultra-Reliable and Low-Latency Communications — ultra-etibarlı aşağı gecikməli rabitə): sənaye robotları, ağıllı elektrik şəbəkələri avtomatikası (Smart Grid), pilotsuz
V2Xnəqliyyatı və məsafədən tibb üçün rabitə. Həll yolu: radiokadrın çevik numerologiyası (4G-dəki dəyişməz1 msəvəzinə0.5,0.25və0.125 ms-lik qısa slotlar), təcili paketin dərhal yerləşdirilməsi (mini-slot preemption) vəUPFistifadəçi şlüzünün şəbəkənin ən kənarına çıxarılması (MEC / Edge Computing). - mMTC (massive Machine-Type Communications — kütləvi maşın tipli rabitə): batareyadan
10–15 iləqədər işləməklə hər kvadrat kilometrdə bir milyona qədər sayğac, treker və sensorun qoşulması. Həll yolu: enerjiyə qənaət rejimləri, radiokanalın yüngülləşdirilmişRRC_INACTIVEvəziyyəti,NB-IoT / LTE-Mtexnologiyalarının5G-yə inteqrasiyası və xüsusi ucuz5G RedCapmodemləri.
ITU-R M.2083 / M.2410 və 3GPP TR 38.913 üzrə səkkiz hədəf göstəricisi
2017-ci ildə ITU-R M.2410 («Minimum requirements related to technical performance for IMT-2020 radio interface(s)») hesabatında və 3GPP TR 38.913 spesifikasiyasında bu hədəflər ciddi rəqəmsal normativlər şəklində təsbit edildi. Dördüncü və beşinci nəsillərin göstəricilərini müqayisə edək:
| Göstərici (metrika) | 4G (IMT-Advanced / LTE-A) | 5G (IMT-2020 / 3GPP TR 38.913) | 5G-nin qazancı və əsas sütun |
|---|---|---|---|
| Pik sürət (Peak Data Rate) | 1 Gbps (DL) / 0.5 Gbps (UL) | 20 Gbps (DL) / 10 Gbps (UL) | ×20 (eMBB) |
| İstifadəçi sürəti (User Experienced Rate) | 10 Mbps (DL) | 100 Mbps (DL) / 50 Mbps (UL) | əhatə zonasının 95% nöqtələrində ×10 (eMBB) |
| Spektral effektivlik (Peak Spectral Efficiency) | 15 bit/s/Hz (DL) | 30 bit/s/Hz (DL) / 15 bit/s/Hz (UL) | ×2–×3 (özək üzrə orta — 3 dəfə, eMBB) |
| Radiointerfeysdə gecikmə (User Plane Latency) | 10 ms (həyatda 15–30 ms RTT) | <= 4 ms (eMBB) və <= 1 ms (URLLC) | radioda ×10-a qədər daha sürətli (URLLC) |
| Paketin çatdırılma etibarlılığı (Reliability) | ~99% (sərt normalanmırdı) | 99.999% (32 bayt üçün 1 ms-də 1 - 10^-5) | sənaye sinfi (URLLC) |
| Qoşulma sıxlığı (Connection Density) | ~100 000 dev/km² | 1 000 000 dev/km² | ×10 (mMTC) |
| Maksimal hərəkət sürəti (Mobility) | 350 km/h-a qədər | 500 km/h-a qədər (yüksəksürətli qatarlar) | 500 km/h sürətdə dayanıqlı radiokanal (eMBB/URLLC) |
| Sahə üzrə trafik sıxlığı (Area Traffic Capacity) | 0.1 Mbps/m² | 10 Mbps/m² | qaynar nöqtələrdə və stadionlarda ×100 (eMBB) |
| Şəbəkənin enerji effektivliyi (Network Energy Efficiency) | baza səviyyəsi 1× | ×100 (trafik olmadıqda baza stansiyasının «yuxu» rejimi) | bit başına elektrik enerjisi sərfiyyatının azalması |
💡 Mühəndis qaydası: dünyada heç bir radiokanal eyni axında eyni vaxtda həm
20 Gbpssürət, həm1 msgecikmə, həm də batareyadan10 ilömür verə bilməz.5G-nin gücü hər şeyi bir boruya qarışdırmaqda deyil, vahid fiziki şəbəkə üzərində üçbucağın hər təpəsi üçün müstəqil rejimləri və şəbəkə kəsimlərini (Network Slices) çevik şəkildə ayırmaqdadır.
Nümunənin təhlili: stadionda sektor tutumunun və robot üçün gecikmənin hesablanması
Həyatdan tapşırığımızdakı iki sifarişi — stadion və avtomobil zavodu üçün olan tələbləri rəqəmlərlə yoxlayaq.
İlkin verilənlər (Verilənlər)
- Tapşırıq A (stadion sektoru):
- sektorda eyni vaxtda aktiv olan tamaşaçıların sayı (eyni saniyədə video göndərmə düyməsini sıxanlar):
N = 250; - variant 1 (
4G LTE FDD): kanalın eniB_4G = 20 MHz, çoxistifadəçili iş zamanı sektorun orta spektral effektivliyieta_4G = 3.0 bit/s/Hz; - variant 2 (
5G NR TDD, n78 3.5 GHz zolağı, Massive MIMO 64T64R): kanalın eniB_5G = 100 MHz, şüa formalaşdırılması ilə sektorun orta spektral effektivliyieta_5G = 7.5 bit/s/Hz. - Tapşırıq B (zavodda qaynaq robotu):
- idarəetmə konturunun yol verilən maksimal dairəvi cavab müddəti:
RTT_max = 5.0 ms; 4G LTE + mərkəzi EPC nüvəsində gecikmə toplananları: radiointerfeys (1 msaltkadr + gözləmə vəHARQ)T_air_4G = 6.0 ms,400 kmməsafədəki regionalP-GWşlüzünə nəqliyyat və geriyəT_transport_4G = 12.0 ms, nüvədə və serverdə emalT_core_4G = 4.0 ms;5G NR URLLC + zavodda lokal Edge UPF şlüzündə gecikmə toplananları: radiointerfeys (60 kHzaltdaşıyıcılararası addımda0.25 msqısa slot)T_air_5G = 1.0 ms, sex daxilində lokal optikaT_transport_5G = 1.5 ms, lokalEdge UPFvə kontrollerdə emalT_core_5G = 1.0 ms.
Əsas hesablama düsturlarını yazaq:
# Sektor tutumu və dairəvi gecikmənin (RTT) hesablanma düsturları
sector_capacity_mbps: "C_sector = B_MHz * eta_avg"
user_throughput_mbps: "R_user = C_sector / N_active"
round_trip_time_ms: "RTT = T_air + T_transport + T_core"Tapşırıq A (stadion) və Tapşırıq B (zavod robotu) üçün addım-addım hesablamanı yerinə yetirək:
# Addım 1. Tapşırıq A — sektorun tutumu və bir aktiv tamaşaçıya düşən sürət (N = 250)
4G_LTE_sector:
bandwidth_mhz: 20
spectral_eff_bps_hz: 3.0
C_sector_mbps: 60.0 # 20 MHz * 3.0 bit/s/Hz = bütün sektora 60 Mbps
R_user_mbps: 0.24 # 60 Mbps / 250 tamaşaçı = 0.24 Mbps (240 kbps — kadr donur!)
5G_NR_sector:
bandwidth_mhz: 100
spectral_eff_bps_hz: 7.5
C_sector_mbps: 750.0 # 100 MHz * 7.5 bit/s/Hz = 750 Mbps (12.5 dəfə artım!)
R_user_mbps: 3.00 # 750 Mbps / 250 tamaşaçı = 3.00 Mbps (axıcı Full HD video)İndi Tapşırıq B (RTT_max = 5.0 ms hədli robotun idarəetmə konturu) üçün gecikmə büdcəsini tutuşduraq:
# Addım 2. Tapşırıq B — dairəvi gecikmənin (RTT) tam büdcəsi
4G_LTE_central_EPC:
T_air_ms: 6.0
T_transport_ms: 12.0
T_core_ms: 4.0
total_RTT_ms: 22.0 # 6.0 + 12.0 + 4.0 = 22.0 ms > 5.0 ms (QƏZA DAYANMASI)
5G_URLLC_local_Edge_UPF:
T_air_ms: 1.0
T_transport_ms: 1.5
T_core_ms: 1.0
total_RTT_ms: 3.5 # 1.0 + 1.5 + 1.0 = 3.5 ms <= 5.0 ms (NORMA, ehtiyat 1.5 ms)💡 Arxitektura hökmü:
- Stadionda zolağın beş dəfə genişləndirilməsi (
20 MHzəvəzinə100 MHz)Massive MIMOilə birlikdə (spektral effektivlik üzrə2.5×) sektorun buraxma qabiliyyətini5 * 2.5 = 12.5 dəfəartırır (60 Mbps-ə qarşı750 Mbps).- Zavodda hətta ideal
5G NRradiokanalı belə (T_air = 1.0 ms), trafik əvvəlki kimi400 kmuzaqdakı mərkəzi şlüzə göndərilərsə (1.0 + 12.0 + 4.0 = 17.0 ms > 5.0 ms), robotu xilas etməyəcək.URLLCtələbi yalnız sürətliNRradiosu və birbaşa zavod ərazisində yerləşdirilmiş lokalEdge UPFistifadəçi şlüzünün birgə işi zamanı ödənilir (RTT = 3.5 ms).
Nə xarab ola bilər və bunu necə tapmaq olar
İlk 5G sahələrinin planlaşdırılması və işə salınması zamanı mühəndislər tez-tez ekranda 5G işarəsinin olduğu, lakin IMT-2020 hədəf göstəricilərinə çatılmadığı vəziyyətlərlə qarşılaşırlar:
| Şəbəkədə əlamət | Kök mühəndis səbəbi | İlk növbədə nəyi yoxlamalı |
|---|---|---|
5G özəyində sürət gözlənilən giqabit əvəzinə 100–150 Mbps-ə dirənir | Sektor geniş 100 MHz TDD n78 zolağı əvəzinə aşağı diapazonun dar 15–20 MHz (FDD n28 / n1) zolağında işə salınıb, yaxud abunəçi profilində 4G-dən qalma köhnə UE-AMBR sürət tavanı qalıb | gNB baza stansiyasında Channel Bandwidth zolaq enini və abunəlik bazasında Subscribed UE-AMBR parametrini |
Smartfon 5G göstərir, lakin RTT pinqi 4G-də olduğu kimi 25–35 ms təşkil edir | Şəbəkə 4G EPC nüvəsi və uzaq mərkəzi P-GW şlüzü ilə qeyri-avtonom 5G NSA (Option 3x) arxitekturasında işləyir, radioda isə URLLC profili olmadan uzun 30 kHz slotu istifadə olunur | Nüvə arxitekturasını (NSA vs SA), UPF / P-GW şlüzünün coğrafi yerini və N3 nəqliyyat marşrutunu |
Stadionda qəbul əladır (RSRP = -75 dBm), lakin video şəbəkəyə göndərilmir | Yuxarı xətt (Uplink) həddindən artıq yüklənib: TDD sektorunda slotların 80%-i endirməyə (Downlink) verilib, bütün azarkeşlər isə eyni vaxtda Uplink-ə video yükləyir | TDD kadrında DL:UL slot nisbətini və UL PRB Utilization resurs bloklarının yüklənməsini |
5G şəbəkəsində sənaye sensorunun batareyası bir həftəyə boşalır | Sensorlar üçün enerjiyə qənaət rejimləri (RRC_INACTIVE, eDRX, PSM) aktiv edilməyib, yaxud qənaətcil RedCap / NB-IoT modemi əvəzinə tamsürətli eMBB modemi istifadə olunur | Radiomodemin kateqoriyasını və baza stansiyası ilə nüvədə qeyri-aktivlik taymerlərinin ayarlarını |
Qatar 300+ km/h sürətlə hərəkət edərkən verilənlərin ötürülməsi sessiyaları qırılır | Böyük Dopler tezlik sürüşməsi kiçik 15 kHz addımında altdaşıyıcıların ortoqonallığını pozur, yaxud sürətli hendover üçün qonşular tənzimlənməyib | Seçilmiş SCS altdaşıyıcılararası addımı (30 kHz və ya 60 kHz Dopler effektinə daha davamlıdır) və hendover hədlərini |
⚠️ Layihələndirmə zamanı tipik səhv: pik sürətlə (
20 Gbps) real özəkdəki istifadəçi sürətini (100 Mbps) qarışdırmaq.20 Gbpspik sürəti yalnız ideal laboratoriya şəraitində — boş özəkdə tək bir terminalın bütün400–800 MHzzolağı maksimal256-QAMmodulyasiyası və8MIMOfəza axını ilə təkbaşına tutduğu zaman əldə edilir. Kommersiya tutum hesablamasında həmişə sektorun ortaeta_avgspektral effektivliyinə əsaslanın!
Təcrübə
- Kalkulyatorsuz təxmin edin. Əgər operator eyni antena və eyni spektral effektivliklə
5G NRsektorunun zolağını50 MHz-dən100 MHz-ə qədər genişləndirərsə, həmin sektordakı hər bir aktiv abunəçinin orta sürəti neçə dəfə artar? - Sektorun tutumunu hesablayın. İşgüzar məhəllədə
5G NRbaza stansiyasıB = 80 MHzzolağındaeta_avg = 6.5 bit/s/Hzorta spektral effektivliklə işləyir. Sektorun ümumiC_sectorburaxma qabiliyyəti nə qədərdir və eyni vaxtda fayl yükləyənN = 130abunəçinin hər biri hansı orta sürəti alacaq? - Gecikmə büdcəsini yoxlayın. Zavod kontrolleri
RTT <= 8 mstələb edir.5G NRradiointerfeysiT_air = 1.5 msverir,UPFşlüzündə və serverdə emalT_core = 1.5 msçəkir, lakinUPFşlüzünün özünü zavoddan600 kmuzaqdakı mərkəzi verilənlər mərkəzində saxlayıblar (optikada gediş-gəliş gecikməsiT_transport = 9.0 ms). Sistem8 msnormativinə sığacaqmı? Arxitekturada nəyi dəyişmək lazımdır? - IMT-2020 sütunları üzrə təsnif edin. Üç xidməti üçbucağın təpələri (
eMBB,URLLC,mMTC) ilə uyğunlaşdırın: a) 360 dərəcəlik VR kameradan konsertin canlı yayımı (80 Mbps); b) yüksəkgərginlikli elektrik verilişi xəttinin zədələnmiş hissəsinin3 msərzində avtomatik açılması sistemi; c) şəhərdə500 000torpaq rütubəti və boru sızması sensorundan ibarət şəbəkə. - Ulduzlu mühəndis tapşırığı ⭐. Operator fan-zonada eyni vaxtda aktiv olan
N = 400tamaşaçıyaMassive MIMO-nuneta_avg = 8.0 bit/s/Hzorta spektral effektivliyi zamanıR_user = 2.5 Mbps-dən aşağı olmayan orta sürət təmin etmək istəyir. Bu sektora minimum hansıBtezlik zolağı eni (MHz ilə) lazım olacaq? Bunun üçün bir standart4G LTE (20 MHz)zolağı kifayət edərmi?
Özünüyoxlama
Sual 1. Nə üçün RTT <= 5 ms tələbi olan sənaye robotlarının işləməsi üçün bütün ölkə üzrə tək bir mərkəzi nüvə şlüzünü saxlayaraq sadəcə 4G eNodeB radioantenalarını 5G gNB ilə əvəz etmək kifayət deyil?
Təhlil. Optik lifdə işıq təxminən 200 000 km/s sürətlə yayılır (yolun hər kilometrinə 5 mks və ya aktiv avadanlıq nəzərə alınmaqla hər 100 km gediş-gəlişə 1 ms). Əgər istifadəçi müstəvisinin şlüzü zavoddan bir neçə yüz kilometr uzaqda yerləşirsə, təkcə T_transport nəqliyyat gecikməsi 8–15 ms təşkil edəcək ki, bu da radioda sıfır gecikmə olsa belə artıq bütün 5 ms büdcəsini aşır. Buna görə də 5G-də sürətli NR radiointerfeysi (<= 1 ms) mütləq müəssisənin ərazisində lokal Edge UPF şlüzünün çıxarılması ilə tamamlanır.
Sual 2. Eyni radiomodemə qarşı eMBB və mMTC tələbləri arasında prinsipial fərq nədədir?
Təhlil. eMBB modemi maksimal sürət üçün yaradılır: o, geniş 100–400 MHz zolağında işləyir, 4 qəbuledici antenadan (4Rx) və mürəkkəb siqnal emalından istifadə edir, buna görə də baha başa gəlir və çox enerji sərf edir. mMTC modemi isə sutkada cəmi bir neçə bayt ötürür: ona giqabitlər lazım deyil, əvəzində 1 km² sahədə 1 000 000-a qədər qurğu sıxlığında qəpiklik maya dəyəri, dərin yuxu rejimləri və bir batareyadan 10+ il işləmə həyati əhəmiyyət daşıyır.
Təcrübənin cavabları:
- Dəqiq 2 dəfə artacaq (çünki
C_sector = B * eta_avgdüsturuBzolaq enindən xətti asılıdır). C_sector = 80 * 6.5 = 520 Mbps; bir aktiv abunəçiyə düşən sürətR_user = 520 / 130 = 4.0 Mbps.- Ümumi gecikmə
RTT = 1.5 + 9.0 + 1.5 = 12.0 ms > 8.0 msolacaq — uzaq nəqliyyat ucbatından normativ pozulub. LokalEdge UPFşlüzünü birbaşa zavodda (və ya şəhərMECqovşağında) yerləşdirərəkT_transport-u1–2 ms-yə endirmək lazımdır. - a) VR yayımı —
eMBB; b) yüksəkgərginlikli xəttin3 ms-də mühafizəsi —URLLC; c)500 000şəhər sensoru —mMTC. - Tələb olunan sektor tutumu:
C_sector = 400 * 2.5 = 1000 Mbps(1 Gbps). Minimal zolaq eni:B = C_sector / eta_avg = 1000 / 8.0 = 125 MHz(məsələn,n78-də100 MHz+25–40 MHzəlavə daşıyıcı). Bir4G LTE (20 MHz)zolağı6 dəfədənçox azlıq edəcək.
Təkrar və növbəti dərsə keçid meyarı
Əgər köməksiz aşağıdakıları edə bilirsinizsə, növbəti dərsə keçin:
4G LTE-nin üç həddini adlandırmaq və onların texniki olaraq niyə yarandığını izah etmək;IMT-2020,eMBB,URLLCvəmMTCanlayışlarını açmaq;IMT-2020hədəf göstəricilərini sadalamaq: pik sürət20 / 10 Gbps, istifadəçi sürəti100 / 50 Mbps, radio gecikməsi<= 1 ms(URLLC) və<= 4 ms(eMBB), sıxlıq1 000 000 dev/km², mobillik500 km/h;C_sector = B * eta_avgsektor tutumunu vəRTT = T_air + T_transport + T_coretam gecikmə büdcəsini hesablamaq.
Növbəti addım. 2-ci dərsdə biz üç ssenari sinfinin (eMBB, URLLC və mMTC) hər birinin daxili mətbəxini ətraflı araşdıracaq və onların tələblərinin fiziki səviyyədə bir-biri ilə niyə ziddiyyət təşkil etdiyini öyrənəcəyik.
Standartlar və mənbələr
- ITU-R Recommendation M.2083-0 (09/2015) — «IMT Vision — Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond» (
eMBB / URLLC / mMTCüçbucağını vəIMT-2020-nin 8 əsas parametrini müəyyən edən BTİ baza sənədi): itu.int. - ITU-R Report M.2410-0 (11/2017) — «Minimum requirements related to technical performance for IMT-2020 radio interface(s)» (
20/10 Gbpspik sürət,1/4 msgecikmə,1-10^-5etibarlılıq və10^6 dev/km²sıxlıq üzrə dəqiq rəqəmsal normativlər). - 3GPP TR 38.913 (Release 15 / 16 / 17) — «Study on Scenarios and Requirements for Next Generation Access Technologies» (
5G NRradiointerfeysi və5GSsisteminə dair 3GPP texniki tələbləri).