Aspectos técnicos de la - INICTEL-UNI
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Aspectos técnicos de la tecnología 5G
Mag. Oscar Enrique Llerena Castro
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Aspectos Técnicos del 5G
¿Cómo es una red de datos móviles?
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Javier More Sanchez, “Capa 1: Redes de transporte y espectro para 5G en el Perú, LACNIC2020
Aspectos Técnicos del 5G
LTE-Advanced – Release 10 - 13
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Rahnema, M., & Dryjanski, M. (2017). From LTE to LTE-Advanced Pro and 5G. Artech House.
Aspectos Técnicos del 5G
Roadmap del 5G
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
TSG-SA
(Arq. & Servicios)
TSG-RAN
(Radio-acceso)
IoT Masivo
Com. Críticas
eMBB
Ch. Modeling > 6GHz
Nuevas RAT
NexGen Acceso Tec.
5G FaseI: eMBB/uRLLC
Modo NSA 5G
FDD/TDD
Bandas < 6GHz
BW hasta 300 MHz
uLLC
Dual Connection
5G FaseII: mMTC
Modos SA 5G
Bandas mmW
IoT Industrial
Cellular IoT
NB-IoT/LTE-M
V2X arch
Acceso Sat. 5G
Despliegues:
NSA/SA
HetNets
mMIMO
Beamforming
Rural/Urbano
https://www.3gpp.org/release-15
Aspectos Técnicos del 5G
¿Qué es el 5G?
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Holma, H., Toskala, A., & Nakamura, T. (Eds.). (2020). 5G Technology: 3GPP New Radio. John Wiley & Sons.
Aspectos Técnicos del 5G
Tecnologías clave para 5G
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Holma, H., Toskala, A., & Nakamura, T. (Eds.). (2020). 5G Technology: 3GPP New Radio. John Wiley & Sons.
Aspectos Técnicos del 5G
1. Nuevo espectro
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Rahnema, M., & Dryjanski, M. (2017). From LTE to LTE-Advanced Pro and 5G. Artech House.
Aspectos Técnicos del 5G
1. Nuevo espectro
PODER TRANSFORMADOR DE LA SOCIEDAD
Holma, H., Toskala, A., & Nakamura, T. (Eds.). (2020). 5G Technology: 3GPP New Radio. John Wiley & Sons.
Bandas licenciadas y no-licenciadas:
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1. Nuevo espectro
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Holma, H., Toskala, A., & Nakamura, T. (Eds.). (2020). 5G Technology: 3GPP New Radio. John Wiley & Sons.
Ejemplo:
Bandas licenciadas y no-licenciadas:
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1. Nuevo espectro
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En bandas mmW sólo el oxígeno y el
vapor de agua contribuyen con la
absorción.
Frecuencias usadas para 5G:
28 GHz y 38 GHz, dado que la
atenuación es 0.12 y 0.016 dB.
Disminuir la temperatura incrementa
la presión, y a mayor presión, mayor
densidad de las moléculas,
presentándose mayor atenuación.
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2. MIMO masivo & Beamforming
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Fórmula para estimar el throughput de red [bit/s/km²]:
𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑝𝑢𝑡= 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎 ⋅ 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 ⋅ 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑟𝑎𝑙 bit/s/km² celda/km² Hz bit/s/Hz/celda
Típicamente, BS en los techos de las casas y sirviendo a
usuarios.
Densidad de celda: # de celdas por km².
Espectro: cantidad de ancho de banda.
Eficiencia espectral: incrementar la densidad de celdas
ayuda pero sólo hasta cierto punto. Se necesita
proporcionar verdadera cobertura.
Si queremos incrementar el thoughput, debemos considerar
esos puntos.
Bjornson, E., Van der Perre, L., Buzzi, S., & Larsson, E. G. (2019). Massive MIMO in sub-6 GHz and mmWave: Physical, practical, and use-case
differences. IEEE Wireless Communications, 26(2), 100-108.
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2. MIMO masivo & Beamforming
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Escenario alta densidad de BS:
Tenemos más picos pero las caídas son más rápidas y más
posibilidad de interferencia.
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Escenario baja densidad de BS:
Cerca de las BS, buena efic. Espectral
Lejos de las BS, performance mediocre!
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2. MIMO masivo & Beamforming
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Lo que se persigue es conseguir mejor performance, que la señal sea más fuerte para obtener mejor eficiencia espectral
(3 o 4 bits/s/Hz). Para los usuarios en el borde de las celdas se desea una señal más fuerte sin empeorar los niveles de
interferencia. Ello no se resuelve incrementando la densidad de celdas. Una solución es el beamforming.
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2. MIMO masivo & Beamforming
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Misma potencia de transmisión
El color indica el path loss en dB
“M” antenas por estación base
Lóbulo principal enfocando al usuario
Más antenas
Haces más angostos (tipo láser)
Ganancia del arreglo 10 log10(M) (dB)
Menos fuga de “señal” hacia otras direcciones
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2. MIMO masivo & Beamforming
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Algunas configuraciones de antenas para
MIMO masivo:
Beamforming transmitiendo flujos de data
independientes pre-codificados simultáneamente a
múltiples usuarios:
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3. Network Slicing
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Network slicing surge por la necesidad de emplear técnicas de virtualización para crear redes virtuales, “tajadas” o slices de red,
empleando la misma infraestructura física y uso común de espectro. Como ejemplo, es posible crear un slice de red para servicios
de banda-ancha móvil, y otra para aplicaciones mMTC y otra optimizada para automatización industrial. Cada slice de red, desde
afuera, es una red independiente con sus propios recursos y sus propias capacidades optimizadas para un conjunto de
aplicaciones para el cual fue diseñado.
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3. Network Slicing
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En LTE, las redes core virtualizadas
permiten expandir a nuevos servicios (IoT,
MBB, etc.) o para proveer servicios core
específicos. En la práctica la virtualización
del EPC no estaba especificado en el Rel
10 – 13.
Por ello, uno de los requerimientos de
arquitectura para el core de 5G es el
soporte de:
NFV (Virtualiz. de Funciones de red) y
SDN (Software Defined NetWorking).
Adicionalmente, se contempla que las
capacidades de la red core 5G sean
desplegadas en el cloud.
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4&5. Arquitecturas de red & Dual Connectivity
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Originalmente existen 08 opciones de
arquitectura de red:
Opción 3x: usa LTE como conexión ancla a
través del core LTE existente con el radio 5G
como celda secundaria. El radio 5G sólo usa
el plano de usuario (eMBB).
Opción 2: se refiere a la arquitectura con un
radio 5G conectado a un core 5G. Esto
permite todas las nuevas funcionalidades que
vienen con el 5G, tal como (SBA) o “network
slicing”.
El Rel15 ofrece servicios eMBB y uRLLC pero
cubre también los servicios de vozz sobre 5G.
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Conclusiones
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Conocimos las características tecnológicas más importantes que definen a la tecnología 5G y que le permiten
alcanzar los requerimientos establecidos en el Rel 15/16.
El 5G debe ser visto como una plataforma que pretende soportar conectividad inalámbrica de todo tipo de
dispositivos para cualquier requerimiento de servicio.
El uso de las bandas mmW es importante para satisfacer los escenarios eMBB; sin embargo, la performance
está sujeta a los desafíos del canal. Es importante realizar estudios y analizar las conclusiones de otras
investigaciones en cuando al modelamiento del canal en las bandas potenciales previo a su uso.
El ecosistema de Internet de las Cosas se verá claramente beneficiado por el 5G, así como las aplicaciones
que demanden ultra baja latencia (por ejemplo: eHealth, eGaming, etc.).
GRACIAS
INICTEL-UNI, en apoyo a
la transformación digital.
Oscar Enrique Llerena Castro [email protected]
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