Este año, los miembros de 3GPP adoptaron la especificación 5G NR para la implementación fuera de línea de redes (SA). Estas especificaciones deberían proporcionar soporte para nuevas capacidades, desde la segmentación de red (segmentación de red) hasta una mayor granularidad de los niveles de calidad de servicio (QoS). Para predecir el rendimiento real de los dispositivos con soporte para 5G y Gigabit LTE que operan en una red con implementación de arquitectura autónoma (SA), se llevó a cabo una simulación a gran escala utilizando datos de operadores de todo el mundo. Sugerimos que se familiarice con los resultados con más detalle.
Pruebas de velocidad de descarga en redes 5G NR en el rango de hasta 6 GHz en Tokio
El modelo de segmento de red macro 5G NR SA en Tokio incluyó 20 nuevas estaciones base 5G NR que se ubicaron en los mismos sitios que las células LTE existentes. El modelo de red 5G NR en Tokio operaba en la banda de 100 MHz de la banda de 3.5 GHz, y la red central Gigabit LTE TDD en las tres bandas de espectro LTE (3 × 20 MHz) (ver Figura 1). La distribución entre las estaciones base y los dispositivos se modeló sobre la base de mapas 3D de alta resolución de Tokio, teniendo en cuenta las posibles pérdidas durante la propagación de la señal, el sombreado, la difracción, las pérdidas al pasar por edificios, interferencias, etc.
Además, la simulación incluyó el uso de varias tecnologías de radio, incluyendo Massive MIMO para 5G NR con 256 elementos de antena y 4x4 MIMO para redes LTE TDD.
En la simulación, se utilizaron varios tipos de tráfico que simulan el uso de dispositivos en condiciones reales, a saber, navegación, descarga de archivos y transmisión de video. Además, se realizó el modelado para diferentes mezclas de dispositivos finales con diferentes capacidades de RF (teléfonos inteligentes de diferentes categorías LTE).
Figura 1: Resultados de la simulación del ancho de banda de la red 5G NR en Tokio para el rango de hasta 6 GHz cuando se opera en modo independiente (SA)Más de 12,000 dispositivos de usuario activos de varios tipos se distribuyeron aleatoriamente a través de la red, con aproximadamente el 50% de ellos ubicados en interiores y el 50% en exteriores. Las pruebas mostraron un aumento en el ancho de banda de la red para los datos posteriores en aproximadamente 5 veces al cambiar de una red LTE TDD con una mezcla de dispositivos LTE de varias categorías a una red 5G NR utilizando dispositivos multimodo compatibles con 5G NR y Gigabit LTE. Otra ventaja significativa fue que los índices de eficiencia espectral mediana aumentaron 3 veces.
El modelado también proporcionó información sobre la experiencia real del usuario interactuando con nuevas redes. Para evaluarlo, utilizamos indicadores clave obtenidos en diferentes congestiones de red. Las mediciones se llevaron a cabo durante la navegación (tráfico desigual, navegación por Internet y redes sociales), descarga de películas de alta resolución (3 GB) desde el almacenamiento en la nube, así como transmisión de video de 360 grados (resolución de 8K, 120 cuadros por segundo, adaptativo bitrate).
En la Figura 2 se muestra un ejemplo del funcionamiento del dispositivo 5G NR en la red de Tokio. La velocidad máxima de descarga alcanzó los 357 Mbit / s, lo que permitió sin pérdida transmitir y reproducir video en resolución de 8K a 120 f / s (gráfico de distribución de velocidad de bits en el lado derecho de la figura). La Figura 2 también muestra los principales indicadores obtenidos durante la simulación, incluida la velocidad de transferencia de datos, la calidad de la señal, la eficiencia espectral, el rango MIMO y las frecuencias de espectro.
Figura 2: Indicadores clave para la transmisión de video usando redes 5G NR en el rango de hasta 6 GHz fuera de línea (SA)Otra simulación permitió comparar cómo los dispositivos en la red transmiten datos en condiciones de diferente calidad de señal: en el décimo (señal débil / trabajo "en el borde de la celda"), el 50 (calidad de señal promedio) y el percentil 90 (condiciones ideales) .
Los resultados breves son los siguientes (ver Figura 3):- se registró un aumento de más de tres veces en la velocidad de descarga durante la navegación web: 102 Mbit / s para la categoría media de usuarios de redes 4G LTE versus 333 Mbit / s en redes 5G NR;
- hubo una disminución de aproximadamente el triple en el tiempo de respuesta: la mediana del retraso de carga disminuyó de 48 a 14 ms;
- puede ver un aumento de cuatro veces en la velocidad de descarga de archivos en una señal débil: 131 Mbps para el 90% de los usuarios en una red 5G versus 32 Mbps para los usuarios en una red LTE;
- Para los usuarios en el percentil 10, la posible calidad de transmisión de video aumentó de 480p a 30 fps con reproducción de color de 8 bits (LTE) a 8K a 120 fps con reproducción de color de 10 bits y superior (5G).
Figura 3: Experiencia del usuario en comparación Cat 9 LTE y 5G NRLos resultados obtenidos indican no solo un aumento en la velocidad de transferencia de datos en redes 5G, sino también una calidad de comunicación estable incluso cuando se trabaja en el borde de la célula, lo que nos permite pensar en escenarios completamente nuevos para usar tales redes.
Además, la simulación permitió una comparación general de varias categorías de dispositivos en condiciones específicas.
En la Figura 4, en particular, se puede ver que:- se registra un aumento significativo en el rendimiento cuando se utilizan redes 5G NR, por ejemplo, un aumento en la velocidad a un nivel de gigabits, una disminución en el retraso, una calidad de comunicación estable y un aumento en el ancho de banda de la red;
- La importancia de las redes Gigabit LTE para proporcionar una comunicación rápida y estable para los usuarios que abandonan el área de cobertura 5G NR.
Figura 4: Indicadores clave para modelar en Tokio con tráfico desigual: datos basados en los resultados recibidos de los dispositivos del percentil 90Modelado de enlace ascendente en redes 5G NR de hasta 6 GHz en Tokio
Las velocidades de transferencia de datos alcanzables utilizando redes 5G a menudo son objeto de una intensa discusión. Y casi siempre estamos hablando de la velocidad en un canal descendente de la red y de las nuevas posibilidades que esto puede ofrecer, pero se dice muy poco sobre la velocidad en un enlace ascendente (enlace ascendente). Pero el último parámetro no es menos importante, ya que los desarrolladores de aplicaciones necesitan comprender qué velocidad en el enlace ascendente deben esperar de las redes de próxima generación antes de comenzar a desarrollar o actualizar sus productos.
Es por eso que fuimos los primeros en la industria en agregar la posibilidad de anunciar un modelado detallado de la velocidad de carga de datos como parte de nuestra plataforma para probar las capacidades de las redes 5G NR y la experiencia del usuario interactuando con ellas. Esta plataforma está diseñada de tal manera que proporciona datos cuantitativos sobre el rendimiento esperado de la red en el mundo real al cargar datos y la experiencia del usuario cuando se trabaja con dispositivos multimodo 5G NR y Gigabit LTE TDD que operan en redes autónomas 4G / 5G NR.
Como se puede ver en la Figura 5, las pruebas mostraron un aumento de casi tres veces en la velocidad de carga de datos durante la transición utilizando una combinación de diferentes dispositivos de redes LTE a redes 5G NR.
Figura 5: Resultados de la simulación de las capacidades de red 5G NR de una arquitectura autónoma por debajo de 6 GHz para el canal de datos ascendenteLa Figura 6 muestra un ejemplo de un dispositivo 5G NR que implementa un modelo de tráfico correspondiente a la carga de un archivo de PowerPoint a la "nube". La velocidad máxima de carga en este caso de uso alcanzó los 78 Mbps y la transferencia del archivo tardó menos de 30 segundos. La figura también muestra indicadores clave, que incluyen calidad de señal, eficiencia espectral, rango MIMO y frecuencias de espectro.
Figura 6: Velocidad de carga de archivos y métricas clave cuando se utilizan redes 5G NR SA en el rango inferior a 6 GHzLa transmisión de contenido de video en vivo es otro ejemplo importante del uso de dispositivos modernos. La calidad de la transmisión aquí depende directamente de la velocidad de carga de datos a la red (en el enlace ascendente). Teniendo en cuenta que muchas redes sociales ya ofrecen transmisión de video, el número de usuarios interesados en él está aumentando gradualmente. La Figura 7 muestra una comparación entre las velocidades promedio cuando se usa LTE UL CAT 13 y 5G NR. La simulación mostró que un usuario de redes 5G puede transmitir video en tiempo real en 4K sin comprometer la calidad de la imagen debido a la pérdida de paquetes, mientras que el usuario LTE CAT 13 no tiene suficiente ancho de banda de red para transmitir datos en calidad superior a 240p, e incluso en En este caso, se pierden algunos paquetes y la imagen se "congela" periódicamente.
Figura 7: Comparación de la transmisión de video en vivo entre SA 5G NR hasta 6 GHz y LTE UL CAT 13Realizando el sueño 5G: de la simulación a la realidad
Modelar las capacidades de las redes 5G y la experiencia del usuario de interactuar con ellas demostró el potencial de las tecnologías 5G, su rendimiento y el funcionamiento de las redes 5G y Gigabit LTE TDD en modo independiente en condiciones reales. Los resultados también confirmaron un aumento significativo en la velocidad de carga y descarga de datos que se puede lograr con 5G NR, y la disponibilidad de estas redes para escenarios completamente nuevos para el uso e implementación de nuevos servicios.
Además de esta simulación (y otras similares para otras ciudades del mundo), Qualcomm realizó pruebas de campo a gran escala durante todo el año para verificar el módem Qualcomm Snapdragon X50 5G. Esto se realizó en conjunto con los principales OEM, proveedores de infraestructura y operadores móviles. Y este es otro paso que lleva a la aparición en el mercado de la primera ola de dispositivos de consumo con soporte 5G, que se espera para la primera mitad de 2019.