5G NR
5G NR ( 5G New Radio ) [ 1 ]เป็นเทคโนโลยีการเข้าถึงวิทยุ (RAT) ที่พัฒนาโดยโครงการความร่วมมือรุ่นที่ 3 ( 3GPP ) สำหรับ เครือข่ายมือถือ 5G (รุ่นที่ห้า) [ 1 ]ได้รับการออกแบบให้เป็นมาตรฐานสากลสำหรับอินเทอร์เฟซทางอากาศของเครือข่าย 5G [ 2 ]โดยอิงตามการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่เชิงตั้งฉาก (OFDM) เช่นเดียวกับมาตรฐานLTE (Long-Term Evolution) ของ 4G (รุ่นที่สี่)
ข้อกำหนด 3GPP ซีรีส์ 38 [ 3 ]ให้รายละเอียดทางเทคนิคเบื้องหลัง 5G NR ซึ่งเป็นรุ่นต่อจาก LTE
การศึกษาเกี่ยวกับ 5G NR ภายใน 3GPP เริ่มขึ้นในปี 2015 และข้อกำหนดแรกก็พร้อมใช้งานภายในสิ้นปี 2017 ในขณะที่กระบวนการกำหนดมาตรฐานของ 3GPP กำลังดำเนินอยู่ อุตสาหกรรมก็ได้เริ่มดำเนินการเพื่อนำโครงสร้างพื้นฐานที่สอดคล้องกับร่างมาตรฐานมาใช้แล้ว โดยการเปิดตัวเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ครั้งแรกของ 5G NR เกิดขึ้นในช่วงปลายปี 2018 ตั้งแต่ปี 2019 ผู้ให้บริการหลายรายได้ติดตั้งเครือข่าย 5G NR และผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือได้พัฒนาโทรศัพท์มือถือที่รองรับ 5G NR [ 4 ]
แถบความถี่
5G NR ใช้แถบความถี่ในสองช่วงความถี่กว้างๆ ดังนี้:
- ช่วงความถี่ 1 (FR1) สำหรับย่านความถี่ระหว่าง410 MHz – 7,125 MHz
- ช่วงความถี่ 2 (FR2) สำหรับย่านความถี่ระหว่าง24,250 MHz – 71,000 MHz
จีโนดบี
gNodeBหรือgNb (Next Generation Node B ) หมายถึงสถานีฐาน 5G ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูลคลื่นวิทยุจากอุปกรณ์ของผู้ใช้ พื้นที่ครอบคลุมของสถานีฐานเรียกว่าเซลล์ gNodeB อาจเป็นเสาส่งสัญญาณก็ได้
gNodeB แบบ "ไม่เป็นอิสระ" (NSA) ถูกสร้างขึ้นบนสถานีฐาน LTE (4G) ที่มีอยู่แล้ว (eNodeB หรือ eNB)
การติดตั้งเครือข่าย
Ooredooเป็นผู้ให้บริการรายแรกที่เปิดตัวเครือข่าย 5G NR เชิงพาณิชย์ในเดือนพฤษภาคม 2018 ที่ประเทศกาตาร์ผู้ให้บริการรายอื่นๆ ทั่วโลกจึงทยอยเปิดตัวตามมา
การพัฒนา
ในปี 2018 3GPPได้เผยแพร่Release 15ซึ่งรวมถึงสิ่งที่เรียกว่ามาตรฐาน "เฟส 1" สำหรับ 5G NR ไทม์ไลน์สำหรับ Release 16 ซึ่งจะเป็น "5G เฟส 2" นั้นเป็นไปตามกำหนดการหยุดการพัฒนาในเดือนมีนาคม 2020 และกำหนดการแล้วเสร็จในเดือนมิถุนายน 2020 [ 6 ]เดิมที Release 17 มีกำหนดส่งมอบในเดือนกันยายน 2021 [ 7 ]แต่เนื่องจากการระบาดของโรคโควิด-19จึงได้เลื่อนกำหนดการไปเป็นเดือนมิถุนายน 2022 [ 8 ]
การพัฒนาเวอร์ชัน 18 (Release 18) ได้เริ่มต้นขึ้นแล้วใน 3GPP เวอร์ชัน 18 นี้เรียกว่า "NR Advanced" ซึ่งบ่งบอกถึงก้าวสำคัญอีกขั้นในระบบการสื่อสารไร้สาย NR Advanced จะมีคุณสมบัติต่างๆ เช่น เทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน (Extended Reality หรือ XR), การศึกษาด้าน AI/ML และการปรับปรุงด้านการเคลื่อนที่ (Mobility) การเคลื่อนที่ถือเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยี 3GPP และที่ผ่านมาได้ถูกจัดการไว้ในเลเยอร์ 3 (RRC) แต่ในเวอร์ชัน 18 นี้ การพัฒนาด้านการเคลื่อนที่จะมุ่งเน้นไปที่การควบคุมการเคลื่อนที่ในเลเยอร์ที่ต่ำกว่า
โหมดการใช้งาน
การเปิดตัว 5G NR ในระยะเริ่มต้นจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างพื้นฐาน LTE ที่มีอยู่เดิมในโหมดไม่เป็นอิสระ (NSA) ก่อนที่โหมดเป็นอิสระ (SA) จะพัฒนาไปอย่างสมบูรณ์พร้อมกับเครือข่ายหลัก 5G นอกจากนี้ คลื่นความถี่สามารถแบ่งปันกันได้อย่างยืดหยุ่นระหว่าง LTE และ 5G NR
การแบ่งปันสเปกตรัมแบบไดนามิก
เพื่อใช้ประโยชน์จากสินทรัพย์ที่มีอยู่ให้ดียิ่งขึ้น ผู้ให้บริการอาจเลือกที่จะแบ่งปันคลื่นความถี่แบบไดนามิกระหว่าง LTE และ 5G NR โดยคลื่นความถี่จะถูกมัลติเพล็กซ์ระหว่างเครือข่ายมือถือทั้งสองรุ่นตามเวลา ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้ ในขณะที่ยังคงใช้เครือข่าย LTE สำหรับฟังก์ชันควบคุม การแบ่งปันคลื่นความถี่แบบไดนามิก (DSS) อาจถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์ LTE ที่มีอยู่ ตราบใดที่อุปกรณ์นั้นเข้ากันได้กับ 5G NR โดยที่เทอร์มินัล 5G NR เท่านั้นที่ต้องเข้ากันได้กับ DSS [ 9 ]
โหมดไม่เป็นอิสระ
โหมด 5G NR แบบไม่พึ่งพาเครือข่ายอิสระ (NSA) หมายถึงตัวเลือกการใช้งาน 5G NR ที่ขึ้นอยู่กับระนาบควบคุมของเครือข่าย LTE ที่มีอยู่สำหรับฟังก์ชันการควบคุม ในขณะที่ 5G NR มุ่งเน้นเฉพาะระนาบผู้ใช้เท่านั้น[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]มีรายงานว่าวิธีนี้จะช่วยเร่งการใช้งาน 5G แต่ผู้ให้บริการและผู้จำหน่ายบางรายได้วิพากษ์วิจารณ์การให้ความสำคัญกับการนำ 5G NR NSA มาใช้ก่อน โดยให้เหตุผลว่าอาจขัดขวางการใช้งานโหมดเครือข่ายอิสระ[ 13 ] [ 14 ]โดยใช้เครือข่ายหลักเดียวกันกับเครือข่าย 4G แต่มีอุปกรณ์วิทยุที่ได้รับการอัพเกรด[ 15 ] [ 16 ]
โหมดสแตนด์อโลน
โหมดสแตนด์อโลน (SA) ของ 5G NR หมายถึงการใช้เซลล์ 5G สำหรับทั้งการส่งสัญญาณและการถ่ายโอนข้อมูล[ 10 ]โดยพื้นฐานแล้วคือเครือข่าย 5G ที่ไม่มีโครงสร้างพื้นฐาน 4G เดิม[ 17 ]ซึ่งรวมถึง สถาปัตยกรรม 5G Packet Core ใหม่ แทนที่จะพึ่งพา 4G Evolved Packet Core [ 18 ] [ 19 ]เพื่อให้สามารถใช้งาน 5G ได้โดยไม่ต้องใช้เครือข่าย LTE [ 20 ] คาดว่าจะมีต้นทุนที่ต่ำกว่า ประสิทธิภาพที่ดีกว่า และช่วยในการพัฒนาการใช้งานใหม่ๆ[ 13 ] [ 21 ]อย่างไรก็ตาม การใช้งานในช่วงเริ่มต้นอาจมีความเร็วช้ากว่าเครือข่ายที่มีอยู่เนื่องจากการจัดสรรคลื่นความถี่[ 22 ]โดยใช้เครือข่ายหลักใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับ 5G โดยเฉพาะ[ 15 ]
เลขศาสตร์ (ระยะห่างระหว่างตัวพาประจุย่อย)
5G NR รองรับระยะห่างระหว่างคลื่นความถี่ย่อยเจ็ดแบบ:
| ระยะห่างระหว่างคลื่นพาหะย่อย(กิโลเฮิร์ตซ์) | ระยะเวลาของช่องสัญญาณ(มิลลิวินาที) | แถบความถี่ | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| 15 | 1 | เอฟอาร์1 | เช่นเดียวกับ LTE |
| 30 | 0.5 | เอฟอาร์1 | |
| 60 | 0.25 | FR1 และ FR2 | สามารถใช้ทั้งCyclic Prefix (CP) แบบปกติและแบบขยายได้ โดยมี ระยะห่างระหว่างคลื่นพาหะย่อย 60 kHz |
| 120 | 0.125 | เอฟอาร์2 | |
| 240 | 0.0625 | เอฟอาร์2 | การดำเนินการนี้สามารถทำได้เฉพาะเพื่อการค้นหาและการวัด โดยใช้บล็อกสัญญาณซิงโครไนซ์ (SSB) |
| 480 | 0.03125 | เอฟอาร์2 | |
| 960 | 0.01565 | เอฟอาร์2 |
ความยาวของคำนำหน้าแบบวนรอบนั้นแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างคลื่นย่อย โดย มีความยาว 4.7 ไมโครวินาทีสำหรับระยะห่าง 15 กิโลเฮิร์ตซ์ และ 4.7 / 16 = 0.29 ไมโครวินาทีสำหรับระยะห่างระหว่างคลื่นย่อย 240 กิโลเฮิร์ตซ์ นอกจากนี้ ระยะห่างระหว่างคลื่นย่อยที่สูงขึ้นยังช่วยลดความหน่วงและเพิ่มการรองรับย่านความถี่สูง ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการสื่อสารที่มีความน่าเชื่อถือสูงและมีความหน่วงต่ำ (URLLC) และแอปพลิเคชันบรอดแบนด์เคลื่อนที่ขั้นสูง (eMBB) ใน 5G
ดูเพิ่มเติม
- IMT-2020 – มาตรฐานสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ
- บริการเครือข่าย
- การจำลองเสมือนเครือข่าย
- เสียงพากย์ NR