هذا العام ، اعتمد أعضاء 3GPP مواصفات 5G NR للنشر دون اتصال بالشبكات (SA). يجب أن توفر هذه المواصفات دعمًا لقدرات جديدة - بدءًا من تجزئة الشبكة (تقطيع الشبكة) إلى درجة أكبر من الدقة في مستويات جودة الخدمة (QoS). من أجل التنبؤ بالأداء الحقيقي للأجهزة التي تدعم 5G و Gigabit LTE التي تعمل في شبكة ذات تنفيذ معماري مستقل (SA) ، تم إجراء محاكاة واسعة النطاق باستخدام بيانات من المشغلين من جميع أنحاء العالم. نقترح أن تتعرف على النتائج بمزيد من التفصيل.
اختبارات سرعة التنزيل في شبكات 5G NR في المدى حتى 6 جيجا هرتز في طوكيو
تضمن نموذج شريحة شبكة الماكرو 5G NR SA في طوكيو 20 محطة جديدة من شبكات الجيل الخامس 5G التي كانت موجودة في نفس المواقع مثل خلايا LTE الحالية. يعمل نموذج شبكة 5G NR في طوكيو في النطاق 100 MHz من النطاق 3.5 GHz ، والشبكة الأساسية Gigabit LTE TDD في نطاقات طيف LTE الثلاثة (3 × 20 MHz) (انظر الشكل 1). تم تصميم التوزيع بين المحطات والأجهزة الأساسية على أساس خرائط ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لطوكيو ، مع مراعاة الخسائر المحتملة أثناء انتشار الإشارات والتظليل والانعراج والخسائر عند المرور عبر المباني والتداخل وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى ذلك ، شملت المحاكاة استخدام مختلف التقنيات الراديوية ، بما في ذلك Massive MIMO لـ 5G NR مع 256 عنصر هوائي و 4 x4 MIMO لشبكات LTE TDD.
في المحاكاة ، تم استخدام عدة أنواع من حركة المرور التي تحاكي استخدام الأجهزة في ظروف حقيقية ، مثل التصفح وتنزيل الملفات وتدفق الفيديو. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء النمذجة لمزيج مختلف من الأجهزة الطرفية ذات إمكانيات RF مختلفة (الهواتف الذكية من فئات LTE المختلفة).
الشكل 1: نتائج محاكاة عرض النطاق الترددي لشبكة 5G NR في طوكيو للنطاق الذي يصل إلى 6 GHz عند التشغيل في الوضع المستقل (SA)تم توزيع أكثر من 12000 جهاز مستخدم نشط من أنواع مختلفة بشكل عشوائي عبر الشبكة ، مع ما يقرب من 50 ٪ منها تقع في الداخل و 50 ٪ في الهواء الطلق. أظهرت الاختبارات زيادة في عرض النطاق الترددي لشبكة البيانات المصبوبة بحوالي 5 مرات عند التبديل من شبكة LTE TDD بمزيج من أجهزة LTE من فئات مختلفة إلى شبكة 5G NR باستخدام أجهزة متعددة الوسائط تدعم 5G NR و Gigabit LTE. ميزة أخرى مهمة هي أن مؤشرات الكفاءة الطيفية المتوسطة زادت 3 مرات.
قدمت النمذجة أيضًا نظرة ثاقبة تجربة المستخدم الحقيقية في التفاعل مع الشبكات الجديدة. لتقييمه ، استخدمنا المؤشرات الرئيسية التي تم الحصول عليها في ازدحام الشبكة المختلفة. تم إجراء القياسات أثناء التصفح (حركة مرور غير متساوية ، تصفح الإنترنت والشبكات الاجتماعية) ، تنزيل أفلام عالية الدقة (3 جيجابايت) من السحاب التخزين السحابي ، بالإضافة إلى دفق الفيديو 360 درجة (دقة 8K ، 120 لقطة في الثانية ، متكيف معدل البت).
يظهر في الشكل 2. مثال على تشغيل جهاز 5G NR في شبكة طوكيو. وبلغ الحد الأقصى لسرعة التنزيل 357 ميجابت / ثانية ، مما سمح دون خسارة بنقل وتشغيل الفيديو بدقة 8K بسرعة 120 ف / ث (الرسم البياني لتوزيع البت في الجانب الأيمن من الشكل). يوضح الشكل 2 أيضًا المؤشرات الرئيسية التي تم الحصول عليها أثناء المحاكاة ، بما في ذلك معدل نقل البيانات وجودة الإشارة والكفاءة الطيفية ورتبة MIMO وترددات الطيف.
الشكل 2: المؤشرات الرئيسية لبث الفيديو باستخدام شبكات 5G NR في نطاق يصل إلى 6 GHz دون اتصال بالإنترنت (SA)مكنت محاكاة أخرى من مقارنة كيفية قيام الأجهزة على الشبكة بنقل البيانات في ظل ظروف مختلفة لجودة الإشارة - في العاشرة (إشارة ضعيفة / عمل "على حافة الخلية") ، والخامس عشر (متوسط جودة الإشارة) والنسب المئوية 90 (الظروف المثالية) .
النتائج الموجزة هي كما يلي (انظر الشكل 3):- تم تسجيل زيادة أكثر من ثلاث مرات في سرعة التنزيل أثناء تصفح الويب: 102 ميجابت / ثانية للفئة المتوسطة لمستخدمي شبكات 4G LTE مقابل 333 ميجابت / ثانية في شبكات 5G NR ؛
- كان هناك انخفاض بمقدار ثلاثة أضعاف تقريبًا في زمن الاستجابة: انخفض تأخير التحميل المتوسط من 48 إلى 14 مللي ثانية ؛
- يمكنك أن ترى حول زيادة أربعة أضعاف في سرعة تنزيل الملفات في إشارة ضعيفة: 131 ميغابت في الثانية ل 90 ٪ من المستخدمين على شبكة 5G مقابل 32 ميغابت في الثانية للمستخدمين على شبكة LTE ؛
- للمستخدمين في النسبة المئوية العاشرة ، زادت جودة تدفق الفيديو المحتملة من 480 بكسل عند 30 إطارًا في الثانية مع عرض الألوان 8 بت (LTE) إلى 8K بسرعة 120 إطارًا في الثانية مع تقديم ألوان 10 بت وأعلى (5 جيجا بايت).
الشكل 3: تجربة المستخدم على مقارنة Cat 9 LTE و 5 G NRتشير النتائج التي تم الحصول عليها ليس فقط إلى زيادة في سرعة نقل البيانات في شبكات 5G ، ولكن أيضًا إلى جودة اتصال مستقرة حتى عند العمل على حافة الخلية ، مما يسمح لنا بالتفكير في سيناريوهات جديدة تمامًا لاستخدام مثل هذه الشبكات.
أيضا ، سمحت المحاكاة بإجراء مقارنة عامة لمختلف فئات الأجهزة في ظروف محددة.
في الشكل 4 ، على وجه الخصوص ، يمكن ملاحظة ما يلي:- يتم تسجيل زيادة كبيرة في الأداء عند استخدام شبكات 5G NR ، على سبيل المثال ، زيادة في السرعة إلى مستوى جيجابت وتقليل زمن الوصول وجودة اتصال مستقرة وزيادة عرض نطاق الشبكة ؛
- أهمية شبكات Gigabit LTE لتوفير اتصال سريع ومستقر للمستخدمين الذين يغادرون منطقة تغطية 5G NR.
الشكل 4: المؤشرات الرئيسية للنمذجة في طوكيو مع حركة غير متكافئة - بيانات تستند إلى النتائج المستلمة من الأجهزة المئوية التسعيننمذجة Uplink على شبكات 5G NR حتى 6 GHz في طوكيو
غالبًا ما تكون معدلات نقل البيانات القابلة للتحقيق باستخدام شبكات 5G موضوع نقاش مكثف. وغالبًا ما نتحدث عن السرعة في قناة المتلقين للمعلومات من الشبكة وحول الإمكانيات الجديدة التي يمكن أن يوفرها هذا ، ولكن لا يُقال إلا القليل عن السرعة في الوصلة الصاعدة (الوصلة الصاعدة). لكن المعلمة الأخيرة ليست أقل أهمية ، لأن مطوري التطبيقات يحتاجون إلى فهم السرعة في الوصلة الصاعدة التي ينبغي أن يتوقعوها من شبكات الجيل التالي قبل البدء في تطوير أو تحديث منتجاتهم.
هذا هو السبب في أننا كن الأول في هذا المجال الذي يضيف إمكانية وضع نماذج تفصيلية معلنة لسرعة تحميل البيانات كجزء من نظامنا الأساسي لاختبار قدرات شبكات 5G NR وتجربة المستخدم في التفاعل معها. تم تصميم هذا النظام الأساسي بطريقة توفر بيانات كمية فيما يتعلق بأداء الشبكة الواقعية المتوقع في تحميل البيانات وتجربة المستخدم عند العمل مع الأجهزة متعددة النمط 5G NR و Gigabit LTE TDD التي تعمل في شبكات 4G / 5G NR المستقلة.
كما هو مبين في الشكل 5 ، أظهرت الاختبارات زيادة تقريبًا ثلاثة أضعاف في سرعة تحميل البيانات أثناء الانتقال باستخدام مزيج من الأجهزة المختلفة من شبكات LTE إلى شبكات 5G NR.
الشكل 5: نتائج المحاكاة لإمكانيات شبكة 5G NR الخاصة بالعمارة المستقلة دون GHz 6 لقناة البيانات الأوليةيوضح الشكل 6 مثالاً لجهاز 5G NR يقوم بتنفيذ نموذج مرور يتوافق مع تحميل ملف PowerPoint إلى "السحابة". وصلت الحد الأقصى لسرعة التحميل في حالة الاستخدام هذه إلى 78 ميغابت في الثانية واستغرق نقل الملف أقل من 30 ثانية. يوضح الشكل أيضًا المؤشرات الرئيسية ، بما في ذلك جودة الإشارة والكفاءة الطيفية وترتيب MIMO وترددات الطيف.
الشكل 6: سرعة تحميل الملفات ومقاييس المفتاح عند استخدام شبكات 5G NR SA في النطاق الأقل من 6 GHzيعد بث محتوى الفيديو المباشر مثالًا مهمًا آخر على استخدام الأجهزة الحديثة. تعتمد جودة البث هنا مباشرةً على سرعة تحميل البيانات على الشبكة (في الوصلة الصاعدة). بالنظر إلى أن العديد من الشبكات الاجتماعية تقدم بالفعل دفق الفيديو ، فإن عدد المستخدمين المهتمين به يتزايد تدريجياً. يوضح الشكل 7 مقارنة بين متوسط السرعات عند استخدام LTE UL CAT 13 و 5G NR. أظهرت المحاكاة أن مستخدم شبكات 5G يمكنه بث مقاطع فيديو في الوقت الفعلي بدقة 4K دون المساس بجودة الصورة بسبب فقد الحزمة ، في حين أن مستخدم LTE CAT 13 ليس لديه نطاق ترددي كاف للشبكة لنقل البيانات بجودة أعلى من 240 بكسل ، وحتى في في هذه الحالة ، تُفقد بعض الحزم وتتجمد الصورة بشكل دوري.
الشكل 7: مقارنة إرسال الفيديو المباشر بين SA 5G NR حتى GHz 6 و LTE UL CAT 13تحقيق حلم 5G: من المحاكاة إلى الواقع
أظهر نمذجة إمكانات شبكات الجيل الخامس وتجربة المستخدم للتفاعل معها إمكانات تقنيات الجيل الخامس وأدائها وتشغيل شبكات الجيل الخامس والشبكة جيجابت LTE TDD في الوضع المستقل في ظروف حقيقية. أكدت النتائج أيضًا زيادة ملحوظة في سرعة تحميل وتفريغ البيانات التي يمكن تحقيقها بواسطة 5G NR ، واستعداد هذه الشبكات لسيناريوهات جديدة تمامًا لاستخدام وتنفيذ خدمات جديدة.
بالإضافة إلى هذه المحاكاة (وغيرها من المحاكاة المماثلة للمدن الأخرى في العالم) ، أجرت شركة Qualcomm اختبارات ميدانية واسعة النطاق على مدار العام للتحقق من مودم Qualcomm Snapdragon X50 5G. تم ذلك بالتزامن مع كبرى شركات تصنيع المعدات الأصلية وموفري البنية التحتية ومشغلي الهواتف المحمولة. وهذه خطوة أخرى تؤدي إلى ظهور الموجة الأولى من الأجهزة الاستهلاكية في السوق بدعم 5G ، والمتوقع في النصف الأول من عام 2019.