3. Nesil Ortaklık Projesi (3GPP), dünya çapında çeşitli mobil (hücresel) ve telekomünikasyon standartlarını geliştiren ve sürdüren bir grup standart kuruluşudur. 3G ile birlikte kurulmuş ve telekom endüstrisinin Birleşmiş Milletleri diye tanımlanabilir. Sonraki nesiller için de standartları belirlemiştir.
İçindekiler
Standart Sürümleri
1992’den beri grup, çeşitli standartlar önerdi. 5G, Sürüm 15’te “5G Sürüm 15” olarak tanıtıldı, ancak bu, ondan önce 5G ile ilgili 14 başka standart olduğu anlamına gelmez. Sürüm 15, teknik olarak, kuruluşun önerdiği 17. sürümdür.
Diğer kayda değer sürümler şunları içerir: GSM için 1992’de Aşama 1, 3G için 2000 yılında Sürüm 99 ve LTE’nin tanıtımı için 2008’de Sürüm 8. Bu yayın programı karışık ama electric-notes.com bu 3GPP sürümlerinin kronolojisini aşağıdaki gibi sundu :
Sürüm 15 – 5G Aşama 1
2018’in sonunda 3GPP, 5G altyapısının uygulanması için tam tasarım özelliklerini yayınladı. Bu spesifikasyonlar, iki farklı 5G uygulaması türünü içerir: Bağımsız (SA) ve Bağımsız Olmayan (NSA). Bağımsız, 5G’nin önceki hücresel nesillere güvenilmeden uygulandığı yerdir. Bağımsız Olmayan, kuruluşların aşamalı bir yaklaşımla 4G/LTE’den 5G’yi uygulamalarının bir yoludur. Ericsson’un 5G ürün hattının başkanı Hannes Ekström, ikisi arasındaki farkı “bu, NSA ve SA arasında bir ‘ya o, ne de’ seçimi değil, daha çok bir zaman meselesi perspektifi” olarak tanımlıyor [5].
Bu standart aynı zamanda sistemin tasarlandığı üç ana kullanım durumunu da tartışır. Sağlık hizmeti IoT ve akıllı arabalardan akıllı şehirlere ve aradaki her şeye kadar tüm 5G uygulamaları aşağıdaki kategorilerden birine girer:
- Ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim (URLLC): URLLC, hızlı hareket eden bir araç veya drone gibi görev açısından kritik veri iletimi için ultra hızlı yanıt verecek şekilde tasarlanmıştır
- Gelişmiş mobil geniş bant (eMBB): eMBB, 4K video içeriği akışı veya bulut tabanlı oyun oynama gibi olağanüstü verimi destekler
- Büyük makine tipi iletişim (mMTC): mMTC, akıllı şehir gibi çok sayıda düşük karmaşıklığa sahip cihaza sahip coğrafi alanlar için optimize edilmiştir (sokak ışıklarından kaldırımlara kadar her şeyde internete bağlı cihazlar olabilir).
Sürüm 15 ayrıca bir 5G Sisteminin bileşenlerini de tanıtır. Tam bağımsız bir 5G sistemi, Kullanıcı Ekipmanı, Radyo Erişim Ağı (RAN veya AN olarak kısaltılır), Çekirdek Ağ ve Radyo İletişiminin kendisinden oluşur.
Kullanıcı Ekipmanı
Kullanıcı ekipmanı (UE), 5G ağından yararlanan herhangi bir cihaz olabilir. Örnekler arasında cep telefonları, araçlar, 5G IoT ve daha fazlası sayılabilir. Yeni nesil hücresel telekomünikasyon pek çok farklı endüstriye dokunacağından, kullanıcı ekipmanının tüm yelpazesi büyük olasılıkla 5G’nin piyasaya sürülmesinden sonraki uzun yıllar boyunca tam olarak gerçekleştirilemeyecek.
Radyo Erişim Ağı
Radyo Erişim Ağı, 5G ağına erişmek için kullanılan ağ geçididir. Radyo Erişim Ağı, UE ile Çekirdek Ağ arasında aracı görevi gören bir dizi baz istasyonu (ve destekleyici altyapı). 5G sisteminin bu alanı, bağlantıların kurulmasına, verileri yönlendirmeye, oturum yönetimine, hizmet kalitesine ve çok sayıda başka özelliğe odaklanmıştır.
Çekirdek ağ
Çekirdek Ağ, tüm işlemlerin 5G içinde gerçekleştiği yerdir. Bu sistem tamamen bulutta sanallaştırılmıştır. Standardı şirket içi sunucu altyapısıyla sanallaştırmak mümkündür, ancak genellikle yalnızca özel 5G’yi uygulamak için kullanılır, tıpkı bir üretim hattını çalıştırmak için kaldıraç gibi.
5G’yi bulutta uygulamak faydalıdır, çünkü yalnızca 5G hücresel yığının gerektiği gibi büyümesine ve genişlemesine izin vermekle kalmaz, aynı zamanda mobil uç bilgi işlem/çok erişimli uç bilgi işlem (MEC) sağlar. MEC, 5G çekirdeğinin belirli bir kullanıcı veya cihaza yakın bulut bilişimi sağlamaya çalıştığı yerdir. MEC, 5G’nin tasarlandığı ultra düşük gecikme süresinin sağlanmasına yardımcı olur.
Yukarıda açıklanan 5G kullanım durumlarında, düşük gecikme süresinin gerekli olmadığı zamanlar olabilir. Bunun yerine, yüksek verime sahip olmak (belki bir kullanıcı 4K video akışı yapıyor) veya hatta belki ek güvenlik korumaları (belki de sağlık verileri iletiliyor) olması daha faydalı olabilir. Bu durumlarda 5G, bir cihazın verilerinin en iyi nasıl ele alınacağını belirlemek için ağ dilimleri adı verilen bir teknolojiden yararlanır. Cihazın verilerinin nasıl sınıflandırıldığına bağlı olarak, yazılım tanımlı ağ (SDN) aracılığıyla uygulanan kendi ağ dilimi verilecektir.
Radyo iletişimi
5G, devasa bir elektromanyetik spektrumda çalışır. Spektrumun alt ucundaki radyo dalgaları daha uzağa gider ancak çok fazla bilgi iletemez. Spektrumun daha yüksek ucunda, daha yüksek veri iletim hızları elde edilebilir, ancak radyo dalgaları o kadar uzağa gidemediği için kapsama alanı azalır.
VentureBeat, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki telekom şirketlerinin 5G radyo spektrumunun çok katmanlı bir uygulamasını benimsediğini bildiriyor. Bu çok katmanlı frekans uygulaması aşağıdaki üç alana ayrılabilir [6]:
- Düşük bant: 600 megahertz frekans civarında iletim yapan bu bant, bir 5G kulesi yüzlerce mil karelik kapsama alanı sağlayabildiğinden öncelikle kapsama alanı için kullanılır. Bu frekanslar ayrıca 3G/4G tarafından desteklenmektedir.
- Orta bant: Ana bölgelere hizmet vermek için kullanılan bu bant, 2 GHz ila 6 GHz aralığında iletim yapar. Menzildeki veri iletimi daha yüksektir ancak hizmet alanı düşük banttan çok daha küçüktür. Wi-Fi de bu frekans aralığını kaplar. Gelecekte, bazı alanlarda Wi-Fi ve 5G arasında bir yakınsama olabilir.
- Yüksek bant: Bu bant, küçük bir aktarım alanında inanılmaz derecede yüksek aktarım hızları için 30 ve 300 gigahertz spektrumunda çalışır. Bu spektrumdaki radyo dalgalarına, uzunlukları ya milimetre ya da santimetre cinsinden olduğu için milimetre ve santimetre dalgaları denir.
Milimetre dalgaları (mmWave) ve santimetre dalgaları, iletişim kurmaya çalışan iki cihaz engelsiz bir yoldayken en iyi sonucu verir. Bu, nesnelerin (şehir gibi) yoğun olarak bulunduğu alanların hücresel kapsama alanının zayıf olacağı anlamına gelir. Bunu telafi etmek için 5G spesifikasyonuna Küçük Hücreler eklendi. Küçük Hücreler, düşük güçlü baz istasyonlarıdır ve hücresel kapsama alanını artırmak için herhangi bir yere (içeride veya dışarıda) yerleştirilebilir. Bir şehir, kendi alanı boyunca bunlardan 10’lar, hatta 100’ler yerleştirebilir.
5G ağları, çok sayıda kablosuz sinyal gönderip almayı gerektirir. Bunu kolaylaştırmak için 5G, Massive Multiple-Input Multiple-Output’tan (Massive MIMO veya MIMO olarak kısaltılır) yararlanır. MIMO, aynı anda veri göndermek ve almak için birden fazla vericiden yararlanan kablosuz bir sistemdir. MIMO tek başına yeni bir kavram değildir. 5G ile MIMO, hücresel verimde ciddi iyileştirmeler için çok sayıda antenle büyütüldü.
Muazzam MIMO’nun temel bileşenlerinden biri Hüzmelemedir. Hüzmeleme, geniş bir alanda yayın yapan tipik hücresel antenlerin aksine, kablosuz bir sinyali tek bir alana odaklayan bir kablosuz iletim tekniğidir. Işın tek bir cihaza değil, ışının yarıçapındaki tüm cihazlara aittir ve bu da teknolojinin daha da verimli kullanılmasını sağlar.
Sürüm 16 – 5G Aşama 2
“5G Sistemi – Aşama 2” olarak adlandırılan 5G standardının bu yinelemesi, halihazırda tanımlanmış teknolojileri temel alır ve geliştirir ve 4G/LTE’den geçiş yapan şirketler için daha fazla destek sağlar. Spesifikasyon ayrıca Entegre erişim ve geri taşıma (IAB) gibi yeni dağıtım senaryoları da sağlar. IAB, küçük hücreleri ve baz istasyonlarını fiber optik kablolarla bağlamak yerine, bu hücrelerin kablosuz olarak iletişim kurmasını sağlar. Dağıtımı basitleştirmeye ek olarak, bu, acil bir durumda veya büyük bir insan akını bekleyen bir şehir durumunda kapsama alanını genişletmeye izin verir.
Bu sürümde yer alan diğer büyük iyileştirmeler, akıllı ulaşım sistemlerini (ITS) uygulayarak araçtan her şeye (V2X) iletişimde yapılan değişikliklerdir. ITS, doğrudan birbirleriyle veya baz istasyonu gibi bir aracı aracılığıyla iletişim kurabilen araçlara gömülü IoT cihazlarını tanımlamak için kullanılan bir terimdir. ITS, şehirlerde, otoyollarda, otoparklarda vb. sürüş verimliliğini artırmaya yardımcı olacak mekanizmadır. Amaç, trafik sıkışıklığını azaltmaya, yakıt tüketimini azaltmaya ve çevresel etkileri azaltmaya yardımcı olmak için AUS’tan yararlanmaktır.
sürüm 17
2022’de teslim edilmesi planlanan Sürüm 17, sürüm 15 ve 16’da şimdiye kadar bahsedilen teknolojilerin birçoğunu daha da geliştiriyor. 3GPP tarafından yayınlanan önerilen özelliklere göre, Sürüm 17, hem eXtended Reality (XR) hem de 5G’nin kullanımını açıklayan bir çalışma içerecek. ) ve sanal gerçeklik.
Kısaltmalar Listesi
1G – ilk nesil kablosuz hücresel teknolojiler
2G – ikinci nesil kablosuz hücresel teknolojiler
3G – üçüncü nesil kablosuz hücresel teknolojiler
4G – LTE olarak da bilinen dördüncü nesil kablosuz hücresel teknolojiler
5G – beşinci nesil kablosuz hücresel teknolojiler
3GPP – 3. Nesil Ortaklık Projesi
AES – Gelişmiş şifreleme standardı
AIOTI – IoT İnovasyonu İttifakı
AVP – Otomatik Vale Park Hizmeti
EFF – Elektronik Sınır Vakfı
eMBB – gelişmiş mobil geniş bant
IAB – Entegre erişim ve geri taşıma
IMSI – Uluslararası Mobil Abone Kimliği
IP – İnternet protokolü
ITS – Akıllı ulaşım sistemleri
JSON – JavaScript Nesne Gösterimi
LTE – 4G olarak da bilinen uzun vadeli evrim
MEC – mobil uç bilgi işlem / çok erişimli uç bilgi işlem
MIMO – Çoklu Giriş Çoklu Çıkış
mMTC – devasa makine tipi iletişim
mmWave – milimetre dalgaları
NEA – Yeni radyo şifreleme algoritması
NIA – Yeni radyo bütünlük algoritması
NSA – Bağımsız olmayan
RAN – Radyo erişim ağı
SA – Bağımsız
SDN – Yazılım tanımlı ağ iletişimi
SEPP – Güvenlik kenarı koruma proxy’si
SUCI – Abonelik Gizli Tanımlayıcı
SUPI – Abonelik Kalıcı Tanımlayıcı
TLS – Taşıma katmanı güvenliği
İHA – İnsansız Hava Araçları
UE – Kullanıcı ekipmanı
URLLC – Ultra güvenilir düşük gecikmeli iletişim
V2X – Araçtan her şeye iletişim
XR – Genişletilmiş Gerçeklik