5G PLUS Warszawa, Bukietowa 15

DRUGA CZĘŚĆ - 5G PLUS Warszawa, Bukietowa 15 (2)

---

czyli,
cd. poszukiwań 5G: to 5G PLUSa ? (2019)

To takie 5G Light czyli Lite?
GSM totalna rewolucja  na tle analogowej transmisji; zmiany od kompresji dźwięku do nowatorskiej organizacji kanału radiowego. Jeszcze większym szokiem było wprowadzanie UMTS Code Division kompletnie nowego pomysłu podziału kanału pomiędzy użytkowników, dodatkowo minimalna moc nadawcza terminala nawet w picowatach. Wprowadzenie LTE w pewnym stopniu było krokiem w tył w technologii (wąskie równoległe kanały oraz ściśle określone pola referencyjne dla demodulatora).
A 5G wszytko co ma być rewolucyjne to będzie kiedyś wdrożone, tak naprawdę w tej fazie wdrożenia jest to LTE trochę po nowemu. Jeden wielki atut to, że 5G "promieniuje" tylko wtedy gdy jest transmisja danych - (tu info dla Anty5G).

 ALE 5G TYLKO W PLUSie , bo z  5G DSS  jest tak, jak z przesłaniem piosenki "Dire Straits - Money For Nothing", nie ważne co aby można było oglądać MTV (nie ważne jak, aby było 5G)
 TRZY RAZY NIE DLA 5G DSS, BO NIE SPEŁNIA ZAŁOŻEŃ 5G  [YT: DSS, FOTO]
1)  5G DSS  - niby "5G" ale odbiornik LTE widzi taki sygnał jak normalna transmisja LTE, bo w 5G DSS wykorzystywana jest taka sama organizację radiową jak LTE (szerokość nośnych, długość symbolu, rodzaj modulacji). 2)  5G DSS  - BTS nadaje cały czas (nie potrzebne interferencje pomiędzy stacjami, niepotrzebny pobór prądu) 3)  5G DSS 2100  za niska częstotliwość na wprowadzenie formowania wiązki (już 2600 jest bardzo kompromisowa) oraz dodatkowo trudne do zaimplementowania w sieci FDD.  "Indeks SSB do określania obszaru obsługującej komórki jest w ogóle a wykonalne w 5D DSS" - luźne tłumaczenie DSS potrzebuje ramek pomocniczych MBSFN

 

 UPDATE  www.rohde-schwarz.com - DSS: współistnienie 5G NR-LTE ...
"Transmisja 5G NR w trzech z czterdziestu pod ramek nie zapewnia żadnej znaczącej przepustowości dla wdrożenia 5G NR. Aby przezwyciężyć tę sytuację, DSS umożliwia transmisję 5G NR w standardowych pod ramkach LTE. (...) W DSS (...) pojemność systemu LTE jest zmniejszona o 7,5%" A artykuł kończy się zapytaniem retorycznym, że  DYNAMICZNY PODZIAŁ LTE/5G jest NIEPRAWDĄ 

---

 5G PLUS 2600(40) TDD 
czyli, tak jak WiFi (sloty czasowe, nadawania i odbierania na tej samej częstotliwości)
Koncepcja TDD uprasza budowę nadajnika oraz zwiększa czułość odbiornika.

Warszawa, Bukietowa 15 "JOLIOTT-CURIE" BT10055
Antena z prawej strony prawdopodobnie to 4 portowa [y1y2] CellMax 120115 [1.4m; 20dB]

Z SDR HackRF i anteną od WiFi odebrałem wyraźny mocny sygnał wywoławczy 5G o szerokości 40 MHz (2575-2615). Sygnał nadawany jest prawdopodobnie z najmniejszej anteny CellMax o wysokości 1.4m. Pomimo to, antena ta jest o 2dB skuteczniejsza od dwa razy większej typowej anteny HUAWEI ADU4518R8v06 [2.6m].

LTE2100(5) | początek i koniec widma 5G  PLUS oraz ślad widma LTE2600 z sąsiedniej stacji

SDR = 5G 2600 PLUS (trzy rodzaje widma podczas chwilowego stanu aktywności sieci) 

UPDATE 20200628 Warszawa, Konstruktorska 4 | widmo: 5G 2600(40) oraz LTE 2600(20)

Tak trochę zgaduję co widzę na SDR!
Ogólna koncepcja 5G jest najbliższa GSM(2G). Jedna częstotliwość wywoławcza, a kanały z danymi dołączane dynamicznie wraz ze wzrostem obciążenia sytemu. Systemy 3G i LTE cały czas nadają nawet w momencie braku aktywności użytkowników.  Choć ramki takie "wypełniane zerami" niosą mniej energii niż podczas właściwej transmisji. W 5G (gNB) nadajnik jest aktywny tylko podczas przesyłania danych lub ramek systemowych, a gdy jest przerwa w nadawaniu pomiędzy ramkami danych -  NADAJNIK JEST WYŁĄCZONY 
W  LTE  jest stała struktura pól referencyjnych, które zajmują 10 lub 15% strumienia. 12 kolejnych nośnych i 7 symboli tworzy RB (radio blok), 8 pól z 84 jest zarezerwowane dla identyfikacji strumienia w MIMO 2x2 (12 pól w MIMO 4x4).

 Budowa sygnału 5G 
W 5G standardowo co 20ms przez 5ms (to pół ramki) [cztery razy rzadziej niż w LTE] przesyłane są podobnie jak LTE dwa typy sygnałów synchronizacji: PSS (Primary Synchronization Signal) {0,1,2} i SSS (Secorndary Synchronization Signal) {0 ... 355} po środku widma o szerokości 20RBs (240 nośnych) = 7.2MHz. 12 subcarrier tworzy jeden RB (radio blok), czyli przy nośnej o szerokości 30KHz =1 RB to 360KHz.

Siedem wariatów cyfrowego kształtowania wiązki przez dwie anteny MIMO (cztery porty; dwie -45 i dwie +45)
Sygnał generowany przez większa ilość anten, daje selektywniejszy strumień oraz z mniejsze boczne listkami sygnału.

Oprócz PSS i SSS przesyłany jest SS Brust to zestaw do czterech sygnałów (dla wersji poniżej 3GHz) SSB Beam Sweeping. Odbiornik mierzy poziom sygnału i nawiązuje transmisje na cyfrowej wiązce kierowanej o najlepszych parametrach.

 WYDAJNOŚĆ SYSTEMU 
System 5G nie był projektowany dla "SPEEDTESTu" tylko dla pojemności i obsługi dużej ilości użytkowników. Oczywiście gdy w zasięgu jest jeden użytkownik sprawność systemu jest wyższa od LTE, ale siłą systemu 5G jest kierowanie na tej samej częstotliwości kilku strumieni do rożnych użytkowników jednocześnie:
przykład:  1 user 256-QAM lub 3 userów 16-QAM (jeden 400Mbps lub trzech po 200Mbps) 
Wraz ze zwiększeniem ilości anten nadawczych i wykorzystaniem wyższych częstotliwościowi, kierowanie wiązek będzie bardziej skuteczne. Teoretycznie jest możliwe nawet dziesięciokrotnie zwiększenie wydajności sytemu poprzez Beamforming przy użyciu anten 64 Massive MIMO.

 Średnie obciążenie w polsce BTS w 2020 r.  (w uproszczeniu liczby aby prosty wyszedł wynik)
Przez cały rok 1000PB (Petabajtów) przez 10 tysięcy BTSów
= średnie obciążenie na jeden BTS 0,1PB/rok = 100TB/rok = 800 Tb/rok (Terabitów)
= 2.2 Tb/dzień = 91 Gb/godzinę = 25 Mb/sekundę

 Czyli w wielkim uproszczeniu średnie obciążenie stacji to 25Mbps 
Tylko średnio 25Mbps na cały BTS a zajęta dlaczego?

Na paśmie o szerokości 20MHz przy 256QAM MIMO 2x2 przy idealny warunkach 200Mbps,
a gdy użytkownik znajduje się na skraju zasięgu stacji CQI=1 to sto razy wolniej tylko 2Mbps.

---

 HISTORIA 

1. Antena dookolna Omnidirectional
2. RX i TX osobnymi antenami space diversity GSM 900 były to często tzw. dwa sektory drogowe. Po wprowadzeniu do instalacjach diplexer'a jedna antena jest nadawczo - odbiorcza.
3. Anteny trzy sektorowe, wzmacniacz na dole BTSu a sygnał do anteny przesyłany był kablem koncentrycznym 1/2" do 1+5/8" (5 centymetrów średnicy). Obecnie długość kabli została zredukowana do max. 3 metrów przez montowanie RRU (remote radio unit) blisko anteny pasywnej.
4. Nowa polaryzacją skośna "X" dla 2x2 MIMO HSPA (slant +/-45°) oraz "V" postało do GSM900.
5. MIMO 4x4 lub więcej oraz zmiana złączy RF z 7-16 DIN na 4.3-10 (mniejsze złączę więc więcej portów mieści się na panelu anteny).
6. Zwiększenie ilości sektorów do 6 to takie "analogowe Massive MIMO". Czyli nie cyfrowe tworzenie wirtualnej anteny w stronę klienta, tylko zwiększenie przepustowości systemu poprzez większą ilość fizycznych anten. A mniejszy kąt promieniowania to mniejsze niepożądane interferencje.   
7. Antena aktywna Massive MIMO (RRU znajduje się w antenie) = wewnątrz anteny znajduje się 64 anteny MIMO 2x2. System może generować klika wiązkę sygnału w kierunkach klientów albo jedną wiązkę wysoko energetyczną. 
8. Massive MIMO, kierujące wiązkę do klienta z odbicia od "budynku".
9. Massive MIMO, kierujące kilka wiązek różnymi drogami aby klient otrzymał wiązkę wielostrumieniową z różnych stron.
10. A później będzie 5G+, 5GE, 5GUWB, SUB-6 i myślę, że jeszcze z 10 innych "kroczków"
11. I ok. 2030 roku nadejdzie 6G
     Nadzieją na prawdziwy rozwój technologiczny ma być 6G z modulacją SM-MIMO. Modulacja (SM) Spatial Modulation Massive Multiuser jest rodzajem modulacji przestrzennej, w której dane są nieprzekazywane jednocześnie z wielu anten (jak w kształtowaniu wiązki w 5G) tylko za pomocą algorytmu przełączającego anteny według odpowiedniego schematu co każdy symbol (kształtowanie 3D wiązki analogowe = przełączanie fizyczny anten). Do transmisji mają być wykorzystane fale Tera Hz. Dla tak wysokich częstotliwości w smartphonie będzie można zmieścić matrycę tysięcy anten.
    
    [dopisek własny; nazewnictwo humorystycznie: 1G - analog z cyfrowym pobrzękiwaniem, 2G - cyfrowe szaleństwo, 3G - wszyscy krzyczą naraz szyfrem, 4G - równoległy świat, 5G - wirtualna antena ,6G - turbo przełącznik anten]

---

• Nokia Networks Flexi Zone Micro High Power 2x20W BTS
• 4G Ericsson Installation
  (trochę śmieszno, trochę straszno, fachowa robota ale narzędzia !!!)

5G: Explained! Marques Brownlee