АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

5G NR

5G NR (англ. 5G New Radio, новая радиосистема 5G) — технология радиодоступа (Radio Access Technology, RAT), разработанная консорциумом 3GPP (3rd Generation Partnership Project) для мобильных сетей пятого поколения (5G)[1]. Она предназначена для обеспечения глобального стандарта эфирного интерфейса сетей 5G[2]. 5G NR основана на ортогональном мультиплексировании с частотным разделением (OFDM, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), аналогично стандарту LTE (англ. Long-Term Evolution) для 4G.

Технические спецификации 5G NR определяются серией документов 3GPP 38[3]. Система является преемником LTE.

Изучение 5G NR в рамках 3GPP началось в 2015 году, первая спецификация была опубликована к концу 2017 года. Параллельно с процессом стандартизации отрасль начала развёртывание инфраструктуры в соответствии с проектом стандарта; первое масштабное коммерческое внедрение 5G NR состоялось в конце 2018 года. С 2019 года многие операторы внедряют сети 5G NR, а производители выпускают соответствующие устройства[4].

undefined

Диапазоны частот

undefined
Основная статья: Диапазоны частот 5G NR

5G NR использует диапазоны в двух основных частотных областях:

  1. Диапазон 1 (FR1) — от 410 МГц до 7125 МГц,
  2. Диапазон 2 (FR2) — от 24 250 МГц до 71 000 МГц.

gNodeB

gNodeB или гНБ (от англ. Next Generation Node B — базовая станция нового поколения) — это элемент сети 5G, выполняющий функции базовой станции. Он принимает и передаёт радиоданные абонентскому устройству, а его зона покрытия называется сотой. gNodeB может быть размещён на телекоммуникационной башне.

В режиме «неавтономной работы» (NSA, Non-Standalone) gNodeB строится на базе существующей LTE-базовой станции (eNodeB, eNB).

Развёртывание сетей

Основная статья: Список сетей 5G NR

Оператор Ooredoo первым в мире запустил коммерческую сеть 5G NR в мае 2018 года в Катаре. За ним последовали и другие операторы по всему миру.

Разработка

В 2018 году 3GPP опубликовал Release 15, содержащий стандартизацию первого этапа (Phase 1) для 5G NR. Работа над Release 16 (второй этап стандарта 5G) завершилась в июне 2020 года[6]. Release 17 изначально планировался к опубликованию в сентябре 2021 года[7], но из-за пандемии COVID-19 сроки были перенесены на июнь 2022 года[8].

В 3GPP началась работа над Release 18, который носит название NR Advanced и отмечает очередной этап развития радиосетей. Среди новых возможностей: поддержка расширенной реальности (XR), применение искусственного интеллекта и машинного обучения, а также улучшения в вопросах мобильности. Если раньше мобильность обеспечивалась на уровне 3 (RRC), то в Rel-18 её обработка перемещается в нижние уровни.

Режимы развёртывания

Первые внедрения 5G NR происходят преимущественно в неавтономном режиме (Non-Standalone, NSA), используя существующую инфраструктуру 4G/LTE. По мере внедрения полномасштабных сетей 5G будет применяться автономный режим (Standalone, SA) с собственным ядром сети. Кроме того, возможно динамическое совместное использование спектра между LTE и 5G NR.

Динамическое разделение спектра

Для оптимизации использования ресурсов операторы могут использовать динамическое совместное использование диапазона между LTE и 5G NR. Частотный спектр распределяется между двумя поколениями сетей во времени в зависимости от нагрузки, при этом для управляющих функций всё ещё используется сеть LTE. Технология динамического разделения спектра (DSS, Dynamic Spectrum Sharing) доступна на оборудовании LTE, если оно совместимо с 5G NR, устройств 5G NR достаточно для поддержки такой работы[9].

Неавтономный режим (NSA)

Неавтономный режим 5G NR (Non-Standalone, NSA) предполагает использование управляющей плоскости (control plane) существующей сети LTE, а 5G NR обслуживает только пользовательскую плоскость (user plane)[10][11][12]. Это ускоряет внедрение технологии, однако некоторые операторы и производители критикуют этот подход, поскольку он может затянуть переход на полностью автономный режим[13][14]. Такой режим использует то же ядро, что и 4G, но с модернизированным радиочастотным оборудованием[15][16].

Автономный режим (SA)

Автономный режим работы 5G NR (Standalone, SA) использует базовые станции 5G как для сигнализации, так и для передачи пользовательских данных[10]. В этом случае применяется новое ядро сети 5G Packet Core взамен ядра Evolved Packet Core четвёртого поколения[17][18], что позволяет развернуть сеть 5G без LTE[19]. Автономный режим обеспечивает большую эффективность, снижение стоимости и способствует появлению новых сценариев использования[13][20]. Однако на начальном этапе скорости в таком режиме могут быть ниже из-за особенностей выделения спектра[21]. Для этого режима характерно использование нового, полностью выделенного ядра для 5G[22].

Нумерология (разнесение поднесущих)

5G NR поддерживает семь вариантов разнесения поднесущих:

Разнесение поднесущей (кГц) Длительность слота (мс) Диапазон частот Примечания
15 1 FR1 То же, что и для LTE
30 0,5 FR1
60 0,25 FR1 и FR2 Возможны как обычный циклический префикс (CP), так и расширенный
120 0,125 FR2
240 0,0625 FR2 Только для поиска и измерения, с использованием блока сигнала синхронизации (SSB)
480 0,03125 FR2
960 0,01565 FR2

Длина циклического префикса обратно пропорциональна разнесению поднесущих: при 15 кГц составляет 4,7 мкс, для 240 кГц — 0,29 мкс. Использование большего разнесения поднесущих позволяет снизить задержку и лучше поддерживать высокочастотные диапазоны, что важно при реализации критически надёжных сетей (URLLC) и широкополосной мобильной связи (eMBB).

NR-Light / RedCap

С выпуском Release 17 в 5G NR консорциум 3GPP предложил стандарт NR-Light для устройств с пониженными возможностями (RedCap, Reduced Capability). NR-Light (RedCap) ориентирован на новые и развивающиеся сценарии применения, где необходимы сниженная сложность и энергопотребление по сравнению с обычными устройствами 5G NR.

NR-Light предназначен для устройств среднего класса: он балансирует между возможностями стандартных 5G NR-устройств и сверхпростых LTE-M и NB-IoT продуктов. Области применения включают:

  • носимые устройства: «умные» часы, фитнес-трекеры, приборы контроля здоровья — устройства с низким энергопотреблением и долгой автономной работой;
  • промышленные датчики: подключаемые устройства, применяемые в «умных» фабриках и автоматизации производства;
  • устройства для умного дома: системы видеонаблюдения, автоматизация и «умная» бытовая техника.

Ключевые особенности NR-Light:

  • сниженная ширина полосы: меньшая полоса упрощает аппаратное решение и уменьшает энергопотребление;
  • упрощённые схемы антенн: меньше антенн относительно стандартных 5G NR-устройств, что снижает сложность и стоимость;
  • пониженные скорости передачи: оптимизация для задач, не требующих высоких скоростей, с эффективным использованием ресурсов сети;
  • увеличенное время работы от батареи: дополнительная оптимизация энергопотребления.

Введение NR-Light расширяет экосистему 5G, позволяя масштабировать решения с разной требуемой производительностью и развивать интернет вещей (IoT) и смежные технологии.

Примечания

  1. ↑ What is 5G New Radio (5G NR) (англ.). 5g.co.uk. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 11 апреля 2023 года.
  2. ↑ Making 5G New Radio (NR) a Reality – The Global 5G Standard (англ.). comsoc.org. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 8 ноября 2018 года.
  3. ↑ 3GPP specification series: 38series (англ.). 3gpp.org. Дата обращения: 31 октября 2018.
  4. ↑ The Mixed Picture for 5G in Europe (англ.). GSMA (7 декабря 2023). Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 14 августа 2025 года.
  5. ↑ Zimmermann, Alfred. Human Centred Intelligent Systems: Proceedings of KES-HCIS 2020 Conference : [англ.] / Alfred Zimmermann, Robert J. Howlett, Lakhmi C. Jain. — Springer, 29 мая 2020. — ISBN 978-981-15-5784-2.
  6. ↑ Release 16 (англ.). 3GPP. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 27 сентября 2025 года.
  7. ↑ Release 17 (англ.). 3GPP. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 20 июля 2025 года.
  8. ↑ Release 17 timeline agreed (англ.). 3GPP. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 14 декабря 2020 года.
  9. ↑ Spectrum sharing for fast & smooth 5G deployment (англ.). Ericsson (18 марта 2019). Дата обращения: 22 апреля 2020. Архивировано 5 сентября 2019 года.
  10. ↑ 1 2 5G NR Deployment Scenarios or modes-NSA, SA, Homogeneous, Heterogeneous (англ.). rfwireless-world.com. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 9 мая 2018 года.
  11. ↑ Junko Yoshida. What's Behind 'Non-Standalone' 5G? (англ.). EETimes.com (3 марта 2017). Дата обращения: 13 ноября 2018. Архивировано 16 апреля 2017 года.
  12. ↑ 5G NSA Introduces the Future of IoT Connectivity (англ.). Telenor IoT (28 мая 2024). Дата обращения: 19 сентября 2025. Архивировано 23 июня 2025 года.
  13. ↑ 1 2 Teral, Stephane 5G best choice architecture (англ.). ZTE (30 января 2019). Дата обращения: 1 февраля 2019. Архивировано 2 февраля 2019 года.
  14. ↑ 3GPP Approves Plans to Fast Track 5G NR - Light Reading (англ.). LightReading. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 10 марта 2017 года.
  15. ↑ Standalone 5G vs. Non-Standalone 5G (англ.). RCR Wireless News (7 сентября 2021). Дата обращения: 4 апреля 2024. Архивировано 7 сентября 2025 года.
  16. ↑ 5G Standalone vs. 5G Non-standalone: What's in it for operators? (англ.). RCR Wireless News (4 апреля 2023). Дата обращения: 4 апреля 2024. Архивировано 26 июня 2024 года.
  17. ↑ Standalone or Non-Standalone? 5G Trials Will Help Orange Decide - Light Reading (англ.). LightReading. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 19 июня 2018 года.
  18. ↑ 5G Non Standalone Solution Overview. Дата обращения: 3 февраля 2019. Архивировано 15 сентября 2020 года.
  19. ↑ Defining NG Core for 5G Networks - Light Reading (англ.). LightReading. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 27 февраля 2017 года.
  20. ↑ 5G: What is Standalone (SA) vs Non-Standalone (NSA) Networks? (англ.). MediaTek (12 ноября 2018). Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 10 октября 2024 года.
  21. ↑ 真の5G「SA方式」の不都合な真実、当初遅くなるのはドコモだけ？ (яп.). 日経クロステック. Дата обращения: 22 июня 2024. Архивировано 23 апреля 2025 года.
  22. ↑ Standalone 5G vs. Non-Standalone 5G (англ.). RCR Wireless News (7 сентября 2021). Дата обращения: 4 апреля 2024. Архивировано 7 сентября 2025 года.

Категории