5G Technology of Mobile Communication

A SurveyResumen- El objetivo de este trabajo es el estudio integral relacionadas con la tecnologiacutea 5G de la comunicacioacuten moacutevil Existente trabajos de investigacioacuten en comunicacioacuten moacutevil estaacute relacionado con 5G la tecnologiacutea En 5G las investigaciones estaacuten relacionados con el desarrollo de Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) Dynamic Adhoc Wireless Redes (DAWN) y la comunicacioacuten inalaacutembrica real La mayoriacutea tecnologiacuteas importantes para tecnologiacuteas 5G son 80211 Wireless Redes de aacuterea local (WLAN) y 80216 Wireless Metropolitan Redes de aacuterea (WMAN) Ad-hoc inalaacutembrica de aacuterea personal Red (WPAN) y redes inalaacutembricas para digitales la comunicacioacuten Tecnologiacutea 4G incluiraacute varias normas bajo un paraguas comuacuten similar a 3G pero con IEEE 802xx las redes moacuteviles inalaacutembricas integradas desde el comienzo La principal contribucioacuten de este trabajo es las disposiciones clave de 5G tecnologiacutea (quinta generacioacuten) de comunicacioacuten moacutevil que es visto como orientado al consumidor En la tecnologiacutea 5G el moacutevil consumidor ha dado maacutexima prioridad en comparacioacuten con otros 5G Tecnologiacutea significa quinto tecnologiacutea moacutevil Generacioacuten Tecnologiacutea 5G es hacer uso de los teleacutefonos moacuteviles dentro de muy alta ancho de banda El consumidor nunca experimentoacute la mayor valorado la tecnologiacutea como tecnologiacuteas 5GThe 5G incluyen todos los tipos de caracteriacutesticas avanzadas que hacen de la tecnologiacutea 5G maacutes dominante la tecnologiacutea en un futuro proacuteximo

Palabras Clave WLAN 5G GSM WWWW WMAN AMANECER

I INTRODUCCIOacuteN

Redes moacuteviles e inalaacutembricas han hecho notables el desarrollo en los uacuteltimos antildeos En la actualidad muchos los teleacutefonos moacuteviles tienen tambieacuten un adaptador WLAN Uno puede esperar que cerca de pronto muchos teleacutefonos moacuteviles tendraacuten adaptador de Cera tambieacuten ademaacutes de su 3G 2G WLAN Bluetooth etc adaptadores Nosotros estaacuten utilizando IP tanto para las generaciones 25G o 3G Public Land Redes Moacuteviles (PLMN) en un lado y WLAN en la otra criado estudio sobre su integracioacuten En cuanto a la 4G su enfoque es hacia la incorporacioacuten impecable de las redes celulares tales como GSM y 3G Terminales de consumo en modo Multi son visto como indispensable para 4G pero los mecanismos especiales de seguridad y apoyo especial del sistema operativo en especial inalaacutembrica tecnologiacuteas siguen siendo una prueba Sin embargo la integracioacuten entre diferentes redes inalaacutembricas (por ejemplo PLMN y WLAN) aplicado en la praacutectica incluso hoy en diacutea Aunque diferente redes inalaacutembricas desde un terminal uacutenico se utilizan absolutamente es decir no hay ninguna combinacioacuten de acceso inalaacutembrico diferentes tecnologiacuteas para el mismo periacuteodo de sesiones (por ejemplo descarga FTP) Los preveacute Arquitectura inalaacutembrica abierta (OWA) en estaacute dirigido para ofrecer moacutedulos de procesamiento de banda base abiertas con abierta paraacutemetros de la interfaz La OWA estaacute relacionado con MAC PHY capas de futuro (4G) moacuteviles [3] Los terminales 5G tendraacuten radios definidas por software y esquema de modulacioacuten y nuevos esquemas de control de errores se pueden descargar de Internet La mejora es vista hacia los terminales de consumo como centrarse en las redes de

telefoniacutea moacutevil 5G Los terminales moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas al mismo tiempo El terminal moacutevil 5G debe ser capaz de fusionarse flujos especiales de diferentes tecnologiacuteas La red seraacute fiable para la gestioacuten de terminales de usuario mobilityThe 5G voluntad hacer la seleccioacuten final entre los diferentes acceso moacutevil proveedores de la red para un servicio determinado El documento da la concepto de teleacutefono inteligente de Internet [13] en el que el moacutevil pueden preferir las mejores conexiones [14]

II DESAFIacuteOS EN LA MIGRACIOacuteN DE 4G

A Multi terminales de usuario Modo

Por medio de 4G habraacute una necesidad de disentildear una sola terminal de usuario que puede funcionar en diferentes redes inalaacutembricas y conquistar a los problemas de disentildeo tales como restricciones en el tamantildeo de la dispositivo su costo y la utilizacioacuten de la energiacutea Este problema puede ser resuelto mediante el uso de enfoque radio de software

B Eleccioacuten entre varios sistemas inalaacutembricos

Cada sistema inalaacutembrico tiene sus caracteriacutesticas distintivas y roles La eleccioacuten de la tecnologiacutea maacutes apropiada para una especiacutefica servicio en un lugar especiacutefico y en una hora concreta Esto se aplica al hacer la eleccioacuten de acuerdo con el mejor ajuste posible de los consumidores QoS (Calidad de Servicio) requisitos

C Seguridad

Reconfigurable adaptacioacuten y proteccioacuten ligera mecanismos deben ser disentildeados

D Infraestructura y calidad de servicio Apoyo a la Red La integracioacuten de los sistemas actuales no IP y basados en IP y ofrecer garantiacuteas de QoS para servicios de extremo a extremo que se dedican diferentes sistemas es un reto

E La carga y facturacioacuten

Es difiacutecil de acumular manejar y acumular la Informacioacuten de la cuenta de Consumidores de muchos proveedores de servicios en el facturacioacuten misma manera que los consumidores tambieacuten es una tarea difiacutecil

F Los ataques a nivel de aplicacioacuten

Las aplicaciones de software que ofrecen una caracteriacutestica nueva en el consumidor pero se iniciaraacute nuevos errores

G Jamming y suplantacioacuten

Spoofing es sentildeales GPS falsos siendo enviados en cuyo caso el receptor GPS considera que las sentildeales llegan desde un sateacutelite y calcula las coordenadas equivocadas Los delincuentes pueden hacer uso de tales teacutecnicas Jamming se produce cuando un transmisor que enviacutea sentildeales la misma frecuencia cambia una sentildeal de GPS

Cifrado de datos H

Si un receptor GPS se comunicaraacute con el transmisor principal a continuacioacuten el enlace de comunicacioacuten entre estos dos no es difiacutecil de romper y consumidor debe utilizar los datos cifrados [5]

III MARCO TEOacuteRICO

5G La tecnologiacutea es un nombre utilizado en diversas investigaciones trabajos y proyectos para indicar la siguiente etapa maacutes importante de los estaacutendares de comunicacioacuten moacutevil maacutes allaacute de los estaacutendares 4G Actualmente 5G no es un teacutermino utilizado oficialmente por cualquier particular especificaciones 3GPP versioacuten estaacutendar allaacute 4G y LTE [1]

La aplicacioacuten de las normas bajo un paraguas 5G hariacutea probablemente alrededor del antildeo de 2020

Teacuterminos clave de la tecnologiacutea 5G

1 5G es una comunicacioacuten inalaacutembrica con completado casi ninguna limitacioacuten de alguna manera la gente lo llamoacute Mundo inalaacutembrico RAICES

2 Las caracteriacutesticas adicionales tales como Multimedia Prensa tambieacuten para ver programas de televisioacuten con la claridad como para que de un TV HD

3 Podemos enviar datos mucho maacutes raacutepido que el de la las generaciones anteriores

4 5G traeraacute casi perfecta inalaacutembrico mundo real o llamado WWWW World Web amplia inalaacutembrica

5 mundo inalaacutembrico real sin maacutes limitacioacuten para el acceso y las cuestiones de zona

6 Dispositivos Wearable con capacidades de AI

7 Protocolo de Internet versioacuten 6 (IPv6) donde una visitando atencioacuten de la direccioacuten IP moacutevil se asigna seguacuten ubicacioacuten y la red conectada [23]

8 Un estaacutendar global unificada

9 redes Generalizados proporcionando computacioacuten ubicua

El usuario se puede conectar simultaacuteneamente a varios tecnologiacuteas de acceso inalaacutembrico y sin problemas movimiento entre ellos (Ver Medios independientes transferencia o traspaso vertical IEEE 80221 tambieacuten espera que sea proporcionada por futuras versiones 4G) estas tecnologiacuteas de acceso puede ser un 25G 3G 4G o 5G las redes moacuteviles Wi-Fi PAN o cualquier otro futuro tecnologiacutea de acceso [9] En 5G el concepto puede ser desarrollado auacuten maacutes en los datos concurrentes muacuteltiples rutas de transferencia [10]

10 La tecnologiacutea de radio cognitiva tambieacuten conocido como SmartRadio permitiendo que diferentes tecnologiacuteas de radio para compartir el mismo espectro de manera eficiente mediante la buacutesqueda de adaptativamente espectro no utilizado y adaptar la transmisioacuten esquema para los requisitos de las tecnologiacuteas Actualmente compartir el espectro Esta radio dinaacutemico la gestioacuten de recursos se consigue en un distribuido la moda y se basa en la radio definida por software ver tambieacuten el estaacutendar IEEE 80222 para el Aacuterea Regional Wireless Redes [24]

11 Alta altitud estacioacuten plataforma estratosfeacuterica (HAPS) sistemas

Capas A Fiacutesica MAC

Capas fiacutesicas y Medio de control de acceso es decir OSI la capa 1 y capa 2 OSI definir la tecnologiacutea inalaacutembrica y se muestra en la Fig1 Para estas dos capas las redes moacuteviles 5G es probable que sea basado en arquitectura abierta Wireless [7]

Capa B Red

La capa de red seraacute IP (Protocolo de Internet) porque no hay competencia de hoy en este nivel El IPv4 (versioacuten 4) es mundialmente extendido y tiene varios problemas tales como limitado espacio de direcciones y no tiene posibilidad real para Soporte de QoS por flujo Estas cuestiones se resuelven en IPv6 pero operoacute con cabecera del paquete significativamente maacutes grande Entonces la movilidad todaviacutea sigue siendo un problema Hay estaacutendar IP moacutevil en una lado asiacute como muchas soluciones de micro-movilidad (por ejemplo Celular IP HAWAII etc) Todas las redes moacuteviles usaraacuten Mobile IP en 5G y cada terminal moacutevil seraacute FA (Agente de Relaciones Exteriores)

manteniendo la CoA (Cuidado de Direccioacuten) mapeo entre su fijo

Direccioacuten IPv6 y la direccioacuten CoA para la inalaacutembrica actual

red Sin embargo un moacutevil se puede conectar a varios teleacutefonos

o redes inalaacutembricas al mismo tiempo [16] En tal caso

mantendraacute diferentes direcciones IP para cada uno de la radio

interfaces

Aunque cada una de estas direcciones IP seraacute la direccioacuten CoA para el

FA coloca en el teleacutefono moacutevil El IPv6 fija seraacute

implementado en el teleacutefono moacutevil por teleacutefono 5G fabrica

El teleacutefono moacutevil 5G mantendraacute virtuales muacuteltiples inalaacutembrica entorno de red Para este propoacutesito debe haber separacioacuten de la capa de red en dos sub-capas en 5G moacuteviles (Fig 3) es decir la capa de red inferior (por cada interfaz) y Capa de red superior (por el terminal moacutevil) Esto es debido a el disentildeo inicial de la Internet donde todo el enrutamiento se basa en direcciones IP que deberiacutea ser diferente en cada red IP en todo el mundo El middleware entre el Alto y el Bajo capas de red (Fig 1) mantendraacuten la traduccioacuten de direcciones de Direccioacuten de red superior (IPv6) para diferentes redes IP Baja direcciones (IPv4 o IPv6) y viceversa La figura 2 muestra el 5G capa de red

C Protocolo Open Transport (OTA) capa Las redes moacuteviles e inalaacutembricas difieren de cable redes con respecto a la capa de transporte En todas las versiones de TCP el suposicioacuten es que los segmentos perdidos se deben a la red la congestioacuten mientras que en las peacuterdidas de la red inalaacutembrica puede ocurrir debido a mayor proporcioacuten de bits erroacuteneos en el interfaz de radio Por lo tanto TCP Se proponen modificaciones y adaptacioacuten para el moacutevil redes inalaacutembricas que retransmiten el TCP perdido o dantildeado segmentos maacutes soacutelo el enlace inalaacutembrico Para los terminales moacuteviles 5G seraacute adecuado para tener la capa de transporte que es posible estar descargado e instalado Tales moacuteviles tendraacuten el posibilidad de descargar (por ejemplo TCP RTP etc O nuevo transporte protocolo) versioacuten que se dirige a una red inalaacutembrica especiacutefica tecnologiacutea instalado en las estaciones base Esto se llama aquiacute Abrir Transport Protocol - OTP [8]

Capa D Aplicacioacuten

En cuanto a las aplicaciones la solicitud definitiva del terminal moacutevil 5 G es proporcionar QoS inteligente de gestioacuten sobre una variedad de redes Hoy en el moacutevil Los teleacutefonos de los usuarios seleccionar manualmente la interfaz inalaacutembrica para en particular el servicio de Internet sin tener la posibilidad de utilizar Historia QoS para seleccionar la mejor conexioacuten inalaacutembrica para un dado servicio El teleacutefono 5G deberaacute proporcionar una posibilidad para el servicio ensayo y almacenamiento de informacioacuten de medicioacuten de la calidad bases de datos de informacioacuten en el terminal moacutevil los QoS paraacutemetros tales como retardo jitter las peacuterdidas ancho de banda fiabilidad seraacuten almacenados en una base de datos en el teleacutefono moacutevil 5G con el Aspiramos a ser utilizado por los algoritmos inteligentes que se ejecutan en el moacutevil terminal como los procesos del sistema que al final proporcionaraacuten la mejor conexioacuten inalaacutembrica a calidad de servicio y

personal requeridos restricciones de costo Con 4G una gama de nuevos servicios y modelos estaraacute disponible Estos servicios y modelos necesitan estar maacutes lejos examinado para su interfaz con el disentildeo de 4G sistemas [22]

CARACTERIacuteSTICAS

1 La tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten para celular loca usuario de teleacutefono y de gran ancho de banda bi direccional conformacioacuten

2 Las interfaces de facturacioacuten avanzadas de la tecnologiacutea 5G hacerla maacutes atractiva y eficaz

3 La tecnologiacutea 5G tambieacuten proporcionar supervisioacuten de abonado herramientas para la accioacuten raacutepida

4 Los servicios de alta calidad de la tecnologiacutea 5G basan en Poliacutetica para evitar error

5 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando gran difusioacuten de los datos Gigabit que el apoyo a casi 65000 conexiones [19]

6 La tecnologiacutea 5G ofrece una puerta de entrada de clase transportador con consistencia sin igual

7 Las estadiacutesticas de traacutefico por la tecnologiacutea 5G hace que sea maacutes exacta

8 A traveacutes de la gestioacuten remota que ofrece 5G tecnologiacutea de un usuario puede obtener una solucioacuten mejor y maacutes raacutepido

9 Los diagnoacutesticos remotos tambieacuten una gran caracteriacutestica de 5G la tecnologiacutea

10 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando hasta 25 Mbps velocidad de conexioacuten

11 La tecnologiacutea 5G tambieacuten soporta privada virtual red

12 La nueva tecnologiacutea 5G tomaraacute toda la entrega servicios fuera de perspectiva de negocio

13 La velocidad de carga y descarga de 5G tecnologiacutea tocar el pico

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

telefoniacutea moacutevil 5G Los terminales moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas al mismo tiempo El terminal moacutevil 5G debe ser capaz de fusionarse flujos especiales de diferentes tecnologiacuteas La red seraacute fiable para la gestioacuten de terminales de usuario mobilityThe 5G voluntad hacer la seleccioacuten final entre los diferentes acceso moacutevil proveedores de la red para un servicio determinado El documento da la concepto de teleacutefono inteligente de Internet [13] en el que el moacutevil pueden preferir las mejores conexiones [14]

II DESAFIacuteOS EN LA MIGRACIOacuteN DE 4G

A Multi terminales de usuario Modo

Por medio de 4G habraacute una necesidad de disentildear una sola terminal de usuario que puede funcionar en diferentes redes inalaacutembricas y conquistar a los problemas de disentildeo tales como restricciones en el tamantildeo de la dispositivo su costo y la utilizacioacuten de la energiacutea Este problema puede ser resuelto mediante el uso de enfoque radio de software

B Eleccioacuten entre varios sistemas inalaacutembricos

Cada sistema inalaacutembrico tiene sus caracteriacutesticas distintivas y roles La eleccioacuten de la tecnologiacutea maacutes apropiada para una especiacutefica servicio en un lugar especiacutefico y en una hora concreta Esto se aplica al hacer la eleccioacuten de acuerdo con el mejor ajuste posible de los consumidores QoS (Calidad de Servicio) requisitos

C Seguridad

Reconfigurable adaptacioacuten y proteccioacuten ligera mecanismos deben ser disentildeados

D Infraestructura y calidad de servicio Apoyo a la Red La integracioacuten de los sistemas actuales no IP y basados en IP y ofrecer garantiacuteas de QoS para servicios de extremo a extremo que se dedican diferentes sistemas es un reto

E La carga y facturacioacuten

Es difiacutecil de acumular manejar y acumular la Informacioacuten de la cuenta de Consumidores de muchos proveedores de servicios en el facturacioacuten misma manera que los consumidores tambieacuten es una tarea difiacutecil

F Los ataques a nivel de aplicacioacuten

Las aplicaciones de software que ofrecen una caracteriacutestica nueva en el consumidor pero se iniciaraacute nuevos errores

G Jamming y suplantacioacuten

Spoofing es sentildeales GPS falsos siendo enviados en cuyo caso el receptor GPS considera que las sentildeales llegan desde un sateacutelite y calcula las coordenadas equivocadas Los delincuentes pueden hacer uso de tales teacutecnicas Jamming se produce cuando un transmisor que enviacutea sentildeales la misma frecuencia cambia una sentildeal de GPS

Cifrado de datos H

Si un receptor GPS se comunicaraacute con el transmisor principal a continuacioacuten el enlace de comunicacioacuten entre estos dos no es difiacutecil de romper y consumidor debe utilizar los datos cifrados [5]

III MARCO TEOacuteRICO

5G La tecnologiacutea es un nombre utilizado en diversas investigaciones trabajos y proyectos para indicar la siguiente etapa maacutes importante de los estaacutendares de comunicacioacuten moacutevil maacutes allaacute de los estaacutendares 4G Actualmente 5G no es un teacutermino utilizado oficialmente por cualquier particular especificaciones 3GPP versioacuten estaacutendar allaacute 4G y LTE [1]

La aplicacioacuten de las normas bajo un paraguas 5G hariacutea probablemente alrededor del antildeo de 2020

Teacuterminos clave de la tecnologiacutea 5G

1 5G es una comunicacioacuten inalaacutembrica con completado casi ninguna limitacioacuten de alguna manera la gente lo llamoacute Mundo inalaacutembrico RAICES

2 Las caracteriacutesticas adicionales tales como Multimedia Prensa tambieacuten para ver programas de televisioacuten con la claridad como para que de un TV HD

3 Podemos enviar datos mucho maacutes raacutepido que el de la las generaciones anteriores

4 5G traeraacute casi perfecta inalaacutembrico mundo real o llamado WWWW World Web amplia inalaacutembrica

5 mundo inalaacutembrico real sin maacutes limitacioacuten para el acceso y las cuestiones de zona

6 Dispositivos Wearable con capacidades de AI

7 Protocolo de Internet versioacuten 6 (IPv6) donde una visitando atencioacuten de la direccioacuten IP moacutevil se asigna seguacuten ubicacioacuten y la red conectada [23]

8 Un estaacutendar global unificada

9 redes Generalizados proporcionando computacioacuten ubicua

El usuario se puede conectar simultaacuteneamente a varios tecnologiacuteas de acceso inalaacutembrico y sin problemas movimiento entre ellos (Ver Medios independientes transferencia o traspaso vertical IEEE 80221 tambieacuten espera que sea proporcionada por futuras versiones 4G) estas tecnologiacuteas de acceso puede ser un 25G 3G 4G o 5G las redes moacuteviles Wi-Fi PAN o cualquier otro futuro tecnologiacutea de acceso [9] En 5G el concepto puede ser desarrollado auacuten maacutes en los datos concurrentes muacuteltiples rutas de transferencia [10]

10 La tecnologiacutea de radio cognitiva tambieacuten conocido como SmartRadio permitiendo que diferentes tecnologiacuteas de radio para compartir el mismo espectro de manera eficiente mediante la buacutesqueda de adaptativamente espectro no utilizado y adaptar la transmisioacuten esquema para los requisitos de las tecnologiacuteas Actualmente compartir el espectro Esta radio dinaacutemico la gestioacuten de recursos se consigue en un distribuido la moda y se basa en la radio definida por software ver tambieacuten el estaacutendar IEEE 80222 para el Aacuterea Regional Wireless Redes [24]

11 Alta altitud estacioacuten plataforma estratosfeacuterica (HAPS) sistemas

Capas A Fiacutesica MAC

Capas fiacutesicas y Medio de control de acceso es decir OSI la capa 1 y capa 2 OSI definir la tecnologiacutea inalaacutembrica y se muestra en la Fig1 Para estas dos capas las redes moacuteviles 5G es probable que sea basado en arquitectura abierta Wireless [7]

Capa B Red

La capa de red seraacute IP (Protocolo de Internet) porque no hay competencia de hoy en este nivel El IPv4 (versioacuten 4) es mundialmente extendido y tiene varios problemas tales como limitado espacio de direcciones y no tiene posibilidad real para Soporte de QoS por flujo Estas cuestiones se resuelven en IPv6 pero operoacute con cabecera del paquete significativamente maacutes grande Entonces la movilidad todaviacutea sigue siendo un problema Hay estaacutendar IP moacutevil en una lado asiacute como muchas soluciones de micro-movilidad (por ejemplo Celular IP HAWAII etc) Todas las redes moacuteviles usaraacuten Mobile IP en 5G y cada terminal moacutevil seraacute FA (Agente de Relaciones Exteriores)

manteniendo la CoA (Cuidado de Direccioacuten) mapeo entre su fijo

Direccioacuten IPv6 y la direccioacuten CoA para la inalaacutembrica actual

red Sin embargo un moacutevil se puede conectar a varios teleacutefonos

o redes inalaacutembricas al mismo tiempo [16] En tal caso

mantendraacute diferentes direcciones IP para cada uno de la radio

interfaces

Aunque cada una de estas direcciones IP seraacute la direccioacuten CoA para el

FA coloca en el teleacutefono moacutevil El IPv6 fija seraacute

implementado en el teleacutefono moacutevil por teleacutefono 5G fabrica

El teleacutefono moacutevil 5G mantendraacute virtuales muacuteltiples inalaacutembrica entorno de red Para este propoacutesito debe haber separacioacuten de la capa de red en dos sub-capas en 5G moacuteviles (Fig 3) es decir la capa de red inferior (por cada interfaz) y Capa de red superior (por el terminal moacutevil) Esto es debido a el disentildeo inicial de la Internet donde todo el enrutamiento se basa en direcciones IP que deberiacutea ser diferente en cada red IP en todo el mundo El middleware entre el Alto y el Bajo capas de red (Fig 1) mantendraacuten la traduccioacuten de direcciones de Direccioacuten de red superior (IPv6) para diferentes redes IP Baja direcciones (IPv4 o IPv6) y viceversa La figura 2 muestra el 5G capa de red

C Protocolo Open Transport (OTA) capa Las redes moacuteviles e inalaacutembricas difieren de cable redes con respecto a la capa de transporte En todas las versiones de TCP el suposicioacuten es que los segmentos perdidos se deben a la red la congestioacuten mientras que en las peacuterdidas de la red inalaacutembrica puede ocurrir debido a mayor proporcioacuten de bits erroacuteneos en el interfaz de radio Por lo tanto TCP Se proponen modificaciones y adaptacioacuten para el moacutevil redes inalaacutembricas que retransmiten el TCP perdido o dantildeado segmentos maacutes soacutelo el enlace inalaacutembrico Para los terminales moacuteviles 5G seraacute adecuado para tener la capa de transporte que es posible estar descargado e instalado Tales moacuteviles tendraacuten el posibilidad de descargar (por ejemplo TCP RTP etc O nuevo transporte protocolo) versioacuten que se dirige a una red inalaacutembrica especiacutefica tecnologiacutea instalado en las estaciones base Esto se llama aquiacute Abrir Transport Protocol - OTP [8]

Capa D Aplicacioacuten

En cuanto a las aplicaciones la solicitud definitiva del terminal moacutevil 5 G es proporcionar QoS inteligente de gestioacuten sobre una variedad de redes Hoy en el moacutevil Los teleacutefonos de los usuarios seleccionar manualmente la interfaz inalaacutembrica para en particular el servicio de Internet sin tener la posibilidad de utilizar Historia QoS para seleccionar la mejor conexioacuten inalaacutembrica para un dado servicio El teleacutefono 5G deberaacute proporcionar una posibilidad para el servicio ensayo y almacenamiento de informacioacuten de medicioacuten de la calidad bases de datos de informacioacuten en el terminal moacutevil los QoS paraacutemetros tales como retardo jitter las peacuterdidas ancho de banda fiabilidad seraacuten almacenados en una base de datos en el teleacutefono moacutevil 5G con el Aspiramos a ser utilizado por los algoritmos inteligentes que se ejecutan en el moacutevil terminal como los procesos del sistema que al final proporcionaraacuten la mejor conexioacuten inalaacutembrica a calidad de servicio y

personal requeridos restricciones de costo Con 4G una gama de nuevos servicios y modelos estaraacute disponible Estos servicios y modelos necesitan estar maacutes lejos examinado para su interfaz con el disentildeo de 4G sistemas [22]

CARACTERIacuteSTICAS

1 La tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten para celular loca usuario de teleacutefono y de gran ancho de banda bi direccional conformacioacuten

2 Las interfaces de facturacioacuten avanzadas de la tecnologiacutea 5G hacerla maacutes atractiva y eficaz

3 La tecnologiacutea 5G tambieacuten proporcionar supervisioacuten de abonado herramientas para la accioacuten raacutepida

4 Los servicios de alta calidad de la tecnologiacutea 5G basan en Poliacutetica para evitar error

5 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando gran difusioacuten de los datos Gigabit que el apoyo a casi 65000 conexiones [19]

6 La tecnologiacutea 5G ofrece una puerta de entrada de clase transportador con consistencia sin igual

7 Las estadiacutesticas de traacutefico por la tecnologiacutea 5G hace que sea maacutes exacta

8 A traveacutes de la gestioacuten remota que ofrece 5G tecnologiacutea de un usuario puede obtener una solucioacuten mejor y maacutes raacutepido

9 Los diagnoacutesticos remotos tambieacuten una gran caracteriacutestica de 5G la tecnologiacutea

10 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando hasta 25 Mbps velocidad de conexioacuten

11 La tecnologiacutea 5G tambieacuten soporta privada virtual red

12 La nueva tecnologiacutea 5G tomaraacute toda la entrega servicios fuera de perspectiva de negocio

13 La velocidad de carga y descarga de 5G tecnologiacutea tocar el pico

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Si un receptor GPS se comunicaraacute con el transmisor principal a continuacioacuten el enlace de comunicacioacuten entre estos dos no es difiacutecil de romper y consumidor debe utilizar los datos cifrados [5]

III MARCO TEOacuteRICO

5G La tecnologiacutea es un nombre utilizado en diversas investigaciones trabajos y proyectos para indicar la siguiente etapa maacutes importante de los estaacutendares de comunicacioacuten moacutevil maacutes allaacute de los estaacutendares 4G Actualmente 5G no es un teacutermino utilizado oficialmente por cualquier particular especificaciones 3GPP versioacuten estaacutendar allaacute 4G y LTE [1]

La aplicacioacuten de las normas bajo un paraguas 5G hariacutea probablemente alrededor del antildeo de 2020

Teacuterminos clave de la tecnologiacutea 5G

1 5G es una comunicacioacuten inalaacutembrica con completado casi ninguna limitacioacuten de alguna manera la gente lo llamoacute Mundo inalaacutembrico RAICES

2 Las caracteriacutesticas adicionales tales como Multimedia Prensa tambieacuten para ver programas de televisioacuten con la claridad como para que de un TV HD

3 Podemos enviar datos mucho maacutes raacutepido que el de la las generaciones anteriores

4 5G traeraacute casi perfecta inalaacutembrico mundo real o llamado WWWW World Web amplia inalaacutembrica

5 mundo inalaacutembrico real sin maacutes limitacioacuten para el acceso y las cuestiones de zona

6 Dispositivos Wearable con capacidades de AI

7 Protocolo de Internet versioacuten 6 (IPv6) donde una visitando atencioacuten de la direccioacuten IP moacutevil se asigna seguacuten ubicacioacuten y la red conectada [23]

8 Un estaacutendar global unificada

9 redes Generalizados proporcionando computacioacuten ubicua

El usuario se puede conectar simultaacuteneamente a varios tecnologiacuteas de acceso inalaacutembrico y sin problemas movimiento entre ellos (Ver Medios independientes transferencia o traspaso vertical IEEE 80221 tambieacuten espera que sea proporcionada por futuras versiones 4G) estas tecnologiacuteas de acceso puede ser un 25G 3G 4G o 5G las redes moacuteviles Wi-Fi PAN o cualquier otro futuro tecnologiacutea de acceso [9] En 5G el concepto puede ser desarrollado auacuten maacutes en los datos concurrentes muacuteltiples rutas de transferencia [10]

10 La tecnologiacutea de radio cognitiva tambieacuten conocido como SmartRadio permitiendo que diferentes tecnologiacuteas de radio para compartir el mismo espectro de manera eficiente mediante la buacutesqueda de adaptativamente espectro no utilizado y adaptar la transmisioacuten esquema para los requisitos de las tecnologiacuteas Actualmente compartir el espectro Esta radio dinaacutemico la gestioacuten de recursos se consigue en un distribuido la moda y se basa en la radio definida por software ver tambieacuten el estaacutendar IEEE 80222 para el Aacuterea Regional Wireless Redes [24]

11 Alta altitud estacioacuten plataforma estratosfeacuterica (HAPS) sistemas

Capas A Fiacutesica MAC

Capas fiacutesicas y Medio de control de acceso es decir OSI la capa 1 y capa 2 OSI definir la tecnologiacutea inalaacutembrica y se muestra en la Fig1 Para estas dos capas las redes moacuteviles 5G es probable que sea basado en arquitectura abierta Wireless [7]

Capa B Red

La capa de red seraacute IP (Protocolo de Internet) porque no hay competencia de hoy en este nivel El IPv4 (versioacuten 4) es mundialmente extendido y tiene varios problemas tales como limitado espacio de direcciones y no tiene posibilidad real para Soporte de QoS por flujo Estas cuestiones se resuelven en IPv6 pero operoacute con cabecera del paquete significativamente maacutes grande Entonces la movilidad todaviacutea sigue siendo un problema Hay estaacutendar IP moacutevil en una lado asiacute como muchas soluciones de micro-movilidad (por ejemplo Celular IP HAWAII etc) Todas las redes moacuteviles usaraacuten Mobile IP en 5G y cada terminal moacutevil seraacute FA (Agente de Relaciones Exteriores)

manteniendo la CoA (Cuidado de Direccioacuten) mapeo entre su fijo

Direccioacuten IPv6 y la direccioacuten CoA para la inalaacutembrica actual

red Sin embargo un moacutevil se puede conectar a varios teleacutefonos

o redes inalaacutembricas al mismo tiempo [16] En tal caso

mantendraacute diferentes direcciones IP para cada uno de la radio

interfaces

Aunque cada una de estas direcciones IP seraacute la direccioacuten CoA para el

FA coloca en el teleacutefono moacutevil El IPv6 fija seraacute

implementado en el teleacutefono moacutevil por teleacutefono 5G fabrica

El teleacutefono moacutevil 5G mantendraacute virtuales muacuteltiples inalaacutembrica entorno de red Para este propoacutesito debe haber separacioacuten de la capa de red en dos sub-capas en 5G moacuteviles (Fig 3) es decir la capa de red inferior (por cada interfaz) y Capa de red superior (por el terminal moacutevil) Esto es debido a el disentildeo inicial de la Internet donde todo el enrutamiento se basa en direcciones IP que deberiacutea ser diferente en cada red IP en todo el mundo El middleware entre el Alto y el Bajo capas de red (Fig 1) mantendraacuten la traduccioacuten de direcciones de Direccioacuten de red superior (IPv6) para diferentes redes IP Baja direcciones (IPv4 o IPv6) y viceversa La figura 2 muestra el 5G capa de red

C Protocolo Open Transport (OTA) capa Las redes moacuteviles e inalaacutembricas difieren de cable redes con respecto a la capa de transporte En todas las versiones de TCP el suposicioacuten es que los segmentos perdidos se deben a la red la congestioacuten mientras que en las peacuterdidas de la red inalaacutembrica puede ocurrir debido a mayor proporcioacuten de bits erroacuteneos en el interfaz de radio Por lo tanto TCP Se proponen modificaciones y adaptacioacuten para el moacutevil redes inalaacutembricas que retransmiten el TCP perdido o dantildeado segmentos maacutes soacutelo el enlace inalaacutembrico Para los terminales moacuteviles 5G seraacute adecuado para tener la capa de transporte que es posible estar descargado e instalado Tales moacuteviles tendraacuten el posibilidad de descargar (por ejemplo TCP RTP etc O nuevo transporte protocolo) versioacuten que se dirige a una red inalaacutembrica especiacutefica tecnologiacutea instalado en las estaciones base Esto se llama aquiacute Abrir Transport Protocol - OTP [8]

Capa D Aplicacioacuten

En cuanto a las aplicaciones la solicitud definitiva del terminal moacutevil 5 G es proporcionar QoS inteligente de gestioacuten sobre una variedad de redes Hoy en el moacutevil Los teleacutefonos de los usuarios seleccionar manualmente la interfaz inalaacutembrica para en particular el servicio de Internet sin tener la posibilidad de utilizar Historia QoS para seleccionar la mejor conexioacuten inalaacutembrica para un dado servicio El teleacutefono 5G deberaacute proporcionar una posibilidad para el servicio ensayo y almacenamiento de informacioacuten de medicioacuten de la calidad bases de datos de informacioacuten en el terminal moacutevil los QoS paraacutemetros tales como retardo jitter las peacuterdidas ancho de banda fiabilidad seraacuten almacenados en una base de datos en el teleacutefono moacutevil 5G con el Aspiramos a ser utilizado por los algoritmos inteligentes que se ejecutan en el moacutevil terminal como los procesos del sistema que al final proporcionaraacuten la mejor conexioacuten inalaacutembrica a calidad de servicio y

personal requeridos restricciones de costo Con 4G una gama de nuevos servicios y modelos estaraacute disponible Estos servicios y modelos necesitan estar maacutes lejos examinado para su interfaz con el disentildeo de 4G sistemas [22]

CARACTERIacuteSTICAS

1 La tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten para celular loca usuario de teleacutefono y de gran ancho de banda bi direccional conformacioacuten

2 Las interfaces de facturacioacuten avanzadas de la tecnologiacutea 5G hacerla maacutes atractiva y eficaz

3 La tecnologiacutea 5G tambieacuten proporcionar supervisioacuten de abonado herramientas para la accioacuten raacutepida

4 Los servicios de alta calidad de la tecnologiacutea 5G basan en Poliacutetica para evitar error

5 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando gran difusioacuten de los datos Gigabit que el apoyo a casi 65000 conexiones [19]

6 La tecnologiacutea 5G ofrece una puerta de entrada de clase transportador con consistencia sin igual

7 Las estadiacutesticas de traacutefico por la tecnologiacutea 5G hace que sea maacutes exacta

8 A traveacutes de la gestioacuten remota que ofrece 5G tecnologiacutea de un usuario puede obtener una solucioacuten mejor y maacutes raacutepido

9 Los diagnoacutesticos remotos tambieacuten una gran caracteriacutestica de 5G la tecnologiacutea

10 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando hasta 25 Mbps velocidad de conexioacuten

11 La tecnologiacutea 5G tambieacuten soporta privada virtual red

12 La nueva tecnologiacutea 5G tomaraacute toda la entrega servicios fuera de perspectiva de negocio

13 La velocidad de carga y descarga de 5G tecnologiacutea tocar el pico

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Capas A Fiacutesica MAC

Capas fiacutesicas y Medio de control de acceso es decir OSI la capa 1 y capa 2 OSI definir la tecnologiacutea inalaacutembrica y se muestra en la Fig1 Para estas dos capas las redes moacuteviles 5G es probable que sea basado en arquitectura abierta Wireless [7]

Capa B Red

La capa de red seraacute IP (Protocolo de Internet) porque no hay competencia de hoy en este nivel El IPv4 (versioacuten 4) es mundialmente extendido y tiene varios problemas tales como limitado espacio de direcciones y no tiene posibilidad real para Soporte de QoS por flujo Estas cuestiones se resuelven en IPv6 pero operoacute con cabecera del paquete significativamente maacutes grande Entonces la movilidad todaviacutea sigue siendo un problema Hay estaacutendar IP moacutevil en una lado asiacute como muchas soluciones de micro-movilidad (por ejemplo Celular IP HAWAII etc) Todas las redes moacuteviles usaraacuten Mobile IP en 5G y cada terminal moacutevil seraacute FA (Agente de Relaciones Exteriores)

manteniendo la CoA (Cuidado de Direccioacuten) mapeo entre su fijo

Direccioacuten IPv6 y la direccioacuten CoA para la inalaacutembrica actual

red Sin embargo un moacutevil se puede conectar a varios teleacutefonos

o redes inalaacutembricas al mismo tiempo [16] En tal caso

mantendraacute diferentes direcciones IP para cada uno de la radio

interfaces

Aunque cada una de estas direcciones IP seraacute la direccioacuten CoA para el

FA coloca en el teleacutefono moacutevil El IPv6 fija seraacute

implementado en el teleacutefono moacutevil por teleacutefono 5G fabrica

El teleacutefono moacutevil 5G mantendraacute virtuales muacuteltiples inalaacutembrica entorno de red Para este propoacutesito debe haber separacioacuten de la capa de red en dos sub-capas en 5G moacuteviles (Fig 3) es decir la capa de red inferior (por cada interfaz) y Capa de red superior (por el terminal moacutevil) Esto es debido a el disentildeo inicial de la Internet donde todo el enrutamiento se basa en direcciones IP que deberiacutea ser diferente en cada red IP en todo el mundo El middleware entre el Alto y el Bajo capas de red (Fig 1) mantendraacuten la traduccioacuten de direcciones de Direccioacuten de red superior (IPv6) para diferentes redes IP Baja direcciones (IPv4 o IPv6) y viceversa La figura 2 muestra el 5G capa de red

C Protocolo Open Transport (OTA) capa Las redes moacuteviles e inalaacutembricas difieren de cable redes con respecto a la capa de transporte En todas las versiones de TCP el suposicioacuten es que los segmentos perdidos se deben a la red la congestioacuten mientras que en las peacuterdidas de la red inalaacutembrica puede ocurrir debido a mayor proporcioacuten de bits erroacuteneos en el interfaz de radio Por lo tanto TCP Se proponen modificaciones y adaptacioacuten para el moacutevil redes inalaacutembricas que retransmiten el TCP perdido o dantildeado segmentos maacutes soacutelo el enlace inalaacutembrico Para los terminales moacuteviles 5G seraacute adecuado para tener la capa de transporte que es posible estar descargado e instalado Tales moacuteviles tendraacuten el posibilidad de descargar (por ejemplo TCP RTP etc O nuevo transporte protocolo) versioacuten que se dirige a una red inalaacutembrica especiacutefica tecnologiacutea instalado en las estaciones base Esto se llama aquiacute Abrir Transport Protocol - OTP [8]

Capa D Aplicacioacuten

En cuanto a las aplicaciones la solicitud definitiva del terminal moacutevil 5 G es proporcionar QoS inteligente de gestioacuten sobre una variedad de redes Hoy en el moacutevil Los teleacutefonos de los usuarios seleccionar manualmente la interfaz inalaacutembrica para en particular el servicio de Internet sin tener la posibilidad de utilizar Historia QoS para seleccionar la mejor conexioacuten inalaacutembrica para un dado servicio El teleacutefono 5G deberaacute proporcionar una posibilidad para el servicio ensayo y almacenamiento de informacioacuten de medicioacuten de la calidad bases de datos de informacioacuten en el terminal moacutevil los QoS paraacutemetros tales como retardo jitter las peacuterdidas ancho de banda fiabilidad seraacuten almacenados en una base de datos en el teleacutefono moacutevil 5G con el Aspiramos a ser utilizado por los algoritmos inteligentes que se ejecutan en el moacutevil terminal como los procesos del sistema que al final proporcionaraacuten la mejor conexioacuten inalaacutembrica a calidad de servicio y

personal requeridos restricciones de costo Con 4G una gama de nuevos servicios y modelos estaraacute disponible Estos servicios y modelos necesitan estar maacutes lejos examinado para su interfaz con el disentildeo de 4G sistemas [22]

CARACTERIacuteSTICAS

1 La tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten para celular loca usuario de teleacutefono y de gran ancho de banda bi direccional conformacioacuten

2 Las interfaces de facturacioacuten avanzadas de la tecnologiacutea 5G hacerla maacutes atractiva y eficaz

3 La tecnologiacutea 5G tambieacuten proporcionar supervisioacuten de abonado herramientas para la accioacuten raacutepida

4 Los servicios de alta calidad de la tecnologiacutea 5G basan en Poliacutetica para evitar error

5 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando gran difusioacuten de los datos Gigabit que el apoyo a casi 65000 conexiones [19]

6 La tecnologiacutea 5G ofrece una puerta de entrada de clase transportador con consistencia sin igual

7 Las estadiacutesticas de traacutefico por la tecnologiacutea 5G hace que sea maacutes exacta

8 A traveacutes de la gestioacuten remota que ofrece 5G tecnologiacutea de un usuario puede obtener una solucioacuten mejor y maacutes raacutepido

9 Los diagnoacutesticos remotos tambieacuten una gran caracteriacutestica de 5G la tecnologiacutea

10 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando hasta 25 Mbps velocidad de conexioacuten

11 La tecnologiacutea 5G tambieacuten soporta privada virtual red

12 La nueva tecnologiacutea 5G tomaraacute toda la entrega servicios fuera de perspectiva de negocio

13 La velocidad de carga y descarga de 5G tecnologiacutea tocar el pico

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

FA coloca en el teleacutefono moacutevil El IPv6 fija seraacute

implementado en el teleacutefono moacutevil por teleacutefono 5G fabrica

El teleacutefono moacutevil 5G mantendraacute virtuales muacuteltiples inalaacutembrica entorno de red Para este propoacutesito debe haber separacioacuten de la capa de red en dos sub-capas en 5G moacuteviles (Fig 3) es decir la capa de red inferior (por cada interfaz) y Capa de red superior (por el terminal moacutevil) Esto es debido a el disentildeo inicial de la Internet donde todo el enrutamiento se basa en direcciones IP que deberiacutea ser diferente en cada red IP en todo el mundo El middleware entre el Alto y el Bajo capas de red (Fig 1) mantendraacuten la traduccioacuten de direcciones de Direccioacuten de red superior (IPv6) para diferentes redes IP Baja direcciones (IPv4 o IPv6) y viceversa La figura 2 muestra el 5G capa de red

C Protocolo Open Transport (OTA) capa Las redes moacuteviles e inalaacutembricas difieren de cable redes con respecto a la capa de transporte En todas las versiones de TCP el suposicioacuten es que los segmentos perdidos se deben a la red la congestioacuten mientras que en las peacuterdidas de la red inalaacutembrica puede ocurrir debido a mayor proporcioacuten de bits erroacuteneos en el interfaz de radio Por lo tanto TCP Se proponen modificaciones y adaptacioacuten para el moacutevil redes inalaacutembricas que retransmiten el TCP perdido o dantildeado segmentos maacutes soacutelo el enlace inalaacutembrico Para los terminales moacuteviles 5G seraacute adecuado para tener la capa de transporte que es posible estar descargado e instalado Tales moacuteviles tendraacuten el posibilidad de descargar (por ejemplo TCP RTP etc O nuevo transporte protocolo) versioacuten que se dirige a una red inalaacutembrica especiacutefica tecnologiacutea instalado en las estaciones base Esto se llama aquiacute Abrir Transport Protocol - OTP [8]

Capa D Aplicacioacuten

En cuanto a las aplicaciones la solicitud definitiva del terminal moacutevil 5 G es proporcionar QoS inteligente de gestioacuten sobre una variedad de redes Hoy en el moacutevil Los teleacutefonos de los usuarios seleccionar manualmente la interfaz inalaacutembrica para en particular el servicio de Internet sin tener la posibilidad de utilizar Historia QoS para seleccionar la mejor conexioacuten inalaacutembrica para un dado servicio El teleacutefono 5G deberaacute proporcionar una posibilidad para el servicio ensayo y almacenamiento de informacioacuten de medicioacuten de la calidad bases de datos de informacioacuten en el terminal moacutevil los QoS paraacutemetros tales como retardo jitter las peacuterdidas ancho de banda fiabilidad seraacuten almacenados en una base de datos en el teleacutefono moacutevil 5G con el Aspiramos a ser utilizado por los algoritmos inteligentes que se ejecutan en el moacutevil terminal como los procesos del sistema que al final proporcionaraacuten la mejor conexioacuten inalaacutembrica a calidad de servicio y

personal requeridos restricciones de costo Con 4G una gama de nuevos servicios y modelos estaraacute disponible Estos servicios y modelos necesitan estar maacutes lejos examinado para su interfaz con el disentildeo de 4G sistemas [22]

CARACTERIacuteSTICAS

1 La tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten para celular loca usuario de teleacutefono y de gran ancho de banda bi direccional conformacioacuten

2 Las interfaces de facturacioacuten avanzadas de la tecnologiacutea 5G hacerla maacutes atractiva y eficaz

3 La tecnologiacutea 5G tambieacuten proporcionar supervisioacuten de abonado herramientas para la accioacuten raacutepida

4 Los servicios de alta calidad de la tecnologiacutea 5G basan en Poliacutetica para evitar error

5 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando gran difusioacuten de los datos Gigabit que el apoyo a casi 65000 conexiones [19]

6 La tecnologiacutea 5G ofrece una puerta de entrada de clase transportador con consistencia sin igual

7 Las estadiacutesticas de traacutefico por la tecnologiacutea 5G hace que sea maacutes exacta

8 A traveacutes de la gestioacuten remota que ofrece 5G tecnologiacutea de un usuario puede obtener una solucioacuten mejor y maacutes raacutepido

9 Los diagnoacutesticos remotos tambieacuten una gran caracteriacutestica de 5G la tecnologiacutea

10 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando hasta 25 Mbps velocidad de conexioacuten

11 La tecnologiacutea 5G tambieacuten soporta privada virtual red

12 La nueva tecnologiacutea 5G tomaraacute toda la entrega servicios fuera de perspectiva de negocio

13 La velocidad de carga y descarga de 5G tecnologiacutea tocar el pico

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

personal requeridos restricciones de costo Con 4G una gama de nuevos servicios y modelos estaraacute disponible Estos servicios y modelos necesitan estar maacutes lejos examinado para su interfaz con el disentildeo de 4G sistemas [22]

CARACTERIacuteSTICAS

1 La tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten para celular loca usuario de teleacutefono y de gran ancho de banda bi direccional conformacioacuten

2 Las interfaces de facturacioacuten avanzadas de la tecnologiacutea 5G hacerla maacutes atractiva y eficaz

3 La tecnologiacutea 5G tambieacuten proporcionar supervisioacuten de abonado herramientas para la accioacuten raacutepida

4 Los servicios de alta calidad de la tecnologiacutea 5G basan en Poliacutetica para evitar error

5 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando gran difusioacuten de los datos Gigabit que el apoyo a casi 65000 conexiones [19]

6 La tecnologiacutea 5G ofrece una puerta de entrada de clase transportador con consistencia sin igual

7 Las estadiacutesticas de traacutefico por la tecnologiacutea 5G hace que sea maacutes exacta

8 A traveacutes de la gestioacuten remota que ofrece 5G tecnologiacutea de un usuario puede obtener una solucioacuten mejor y maacutes raacutepido

9 Los diagnoacutesticos remotos tambieacuten una gran caracteriacutestica de 5G la tecnologiacutea

10 La tecnologiacutea 5G estaacute proporcionando hasta 25 Mbps velocidad de conexioacuten

11 La tecnologiacutea 5G tambieacuten soporta privada virtual red

12 La nueva tecnologiacutea 5G tomaraacute toda la entrega servicios fuera de perspectiva de negocio

13 La velocidad de carga y descarga de 5G tecnologiacutea tocar el pico

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

La figura 3 muestra 5G disentildeo del teleacutefono moacutevil [12] 5G es siendo desarrollado para dar cabida a la calidad de servicio y la tasa requisitos establecidos por las proacuteximas aplicaciones como inalaacutembrica acceso de banda ancha servicio de mensajeriacutea multimedia (MMS) chat de viacutedeo TV moacutevil el contenido HDTV viacutedeo digital Broadcasting (DVB) [18] los servicios miacutenimos como voz y datos y otros servicios que utilizan el ancho de banda la definicioacuten de 5G es proporcionar cobertura de RF adecuada maacutes bits Hz y para interconectar todas las redes heterogeacuteneas inalaacutembricos para proporcionar sin fisuras la experiencia de telecomunicaciones consistente para el usuario [1011]

A Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Packet Core es el nuacutecleo de red basada en IP definido por el 3GPP (estaacutendar Telecom) para su uso con LTE y otras tecnologiacuteas de acceso El objetivo del EPC es proporcionar simplificado todas las arquitecturas de red central IP para dar forma eficiente el acceso a diversos servicios como los proporcionados por IMS (IP Multimedia Subsystem) EPC consiste esencialmente en una

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Movilidad Entidad de Gestioacuten (MME) y el acceso agnoacutestico puerta de entrada de enrutamiento enemigo de datagramas de usuario EPC seraacute una nueva arquitectura completamente para los operadores inalaacutembricos que emula el mundo IP de comunicacioacuten de datos en lugar de la voz- mundo centrada de la tecnologiacutea inalaacutembrica

EPC se basa en plana IP la teoriacutea de redes Fig La figura 4 muestra la arquitectura plana IP [15]

La red moacutevil se han disentildeado hasta el momento de conmutacioacuten de circuitos de voz Las redes inalaacutembricas fueron disentildeadas de manera jeraacuterquica a agregarse autenticar gestionar y llamadas directas Un BSC agrega llamadas de base de muacuteltiples estaciones asigna canales de radio permite transferencias entre estaciones base y los pases en las llamadas a una auacuten maacutes centralizado centro de conmutacioacuten moacutevil [17] A medida que las redes de paquetes de datos surgieron que se cubrieron en el centrado de voz existente arquitectura utilizando el BSC para la misma gestioacuten de la movilidad funciones y antildeadiendo el SGSN y GGSN en el caso de GSM UMTS y una PDSN en el caso de CDMA para enrutar y gestionar sesiones de datos asiacute como para conectarse a la Internet o red IP apropiada Dado que el traacutefico de datos estaacute aumentando raacutepidamente esta arquitectura centrada en voz ha hecho muy pesado y maacutes difiacutecil de manejar con demasiadas entidades de red Apartamento arquitectura de red elimina esa jerarquiacutea centrado en la voz desde la red En lugar de la superposicioacuten de un nuacutecleo de paquete de datos en la red de voz datos por separado y los tan simplificado arquitectura puede implementarse que elimina el muacuteltiplo elementos de la cadena de la red Funciones del BSC se dividen entre la estacioacuten base y el router de gateway de medios La base estacioacuten se comunicaraacute directamente a traveacutes 3GDT (3G tuacutenel directa) con la pasarela de medios a traveacutes de WAN (Carrier Ethernet MW DWDM etc) Algunas de las funciones del BSC RNC tales como Gestioacuten de recursos de radio Radio Control de portador y Asignaciones dinaacutemicas de recursos seraacuten manejados por la base estaciones mientras que las funciones tales como Distribucioacuten de paginacioacuten mensajes Seguridad seraacute funcional gestor de movilidad situado en el router Gateway Este enfoque tiene claramente visible ventajas Se ahorraraacute una cantidad significativa de Capex y Opex como proveedor de servicios tendraacute pequentildeas esperanzas y menos entidades de red Al reducir el nuacutemero de saltos en el la red los datos viajan maacutes raacutepido entre los puntos finales en gran medida la reduccioacuten de la latencia de la red para ayudar a apoyar en

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

tiempo real aplicaciones tales como voz sobre IP (VoIP) juegos y videoconferencia Las arquitecturas IP planas han surgido con WiMAX y redes LTE futuras seraacute plana por

definicioacuten [101115]

VI CONCLUSIOacuteN Y FUTURO SCOPES PERSPECTIVAS

En este trabajo hemos estudiado la tecnologiacutea 5G para de comunicacioacuten moacutevil La tecnologiacutea 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta a la aplicacioacuten En la actualidad el trabajo actual estaacute en los moacutedulos que deberaacuten ofrecer el mejor sistema operativo y el maacutes bajo costariacutea para una prestacioacuten determinada utilizando uno o maacutes de uno tecnologiacutea inalaacutembrica al mismo tiempo desde el moacutevil 5G LA nueva revolucioacuten de la tecnologiacutea 5G estaacute a punto de comenzar porque 5G La tecnologiacutea va a dar la terminacioacuten resistente a la normalidad ordenador y ordenadores portaacutetiles cuyo valor de mercado seraacuten afectados Hay un montoacuten de mejoras de 1G 2G 3G y 4G 5G en el mundo de la comunicacioacuten moacutevil El nuevo viene la tecnologiacutea 5G estaacute disponible en el mercado en precios baratos expectativas altas pico y mucho fiabilidad que sus tecnologiacuteas anteriores

Tecnologiacutea de red 5G lanzaraacute una novela edad en la comunicacioacuten moacutevil Los moacuteviles 5G tendraacuten acceso a diferentes tecnologiacuteas inalaacutembricas en el momento ideacutentico y el terminal deben ser capaces de combinar diferentes flujos de diferentes tecnologiacuteas Tecnologiacutea 5G ofrece alta resolucioacuten de un apasionado de los consumidores de telefoniacutea moacutevil

Podemos ver un canal de televisioacuten de alta definicioacuten en nuestros teleacutefonos moacuteviles sin ninguna perturbacioacuten Los teleacutefonos moacuteviles 5G seraacute un tablet PC Muchas tecnologiacuteas integradas moacuteviles desarrollaraacuten

AGRADECIMIENTOS

Nos gustariacutea dar las gracias a la Universidad Charotar de Ciencia y Tecnologiacutea por su apoyo constante a todo lo largo

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

5G Key Technologies Identifying Innovation Opportunity

-El Resumen estaacutendar 5G todaviacutea no ha definido oficialmente conduce a la consecuencia de que su innovacioacuten tecnoloacutegica relevante es auacuten ampliamente abierta Para la identificacioacuten de innovaciones oportunidad debemos descubrir el aacuterea teacutecnica especiacutefica para contribuir al desarrollo tecnoloacutegico de 5G Este artiacuteculo discute un marco de responder a la pregunta principal iquestEn queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

primero se revisaron las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) Ubicua y la interoperabilidad de la red son principal enfoque teacutecnico Un concepto de red plana basada en IP fue revisado asiacute como la tecnologiacutea de radio cognitiva para llegar a la terminal que tiene la inteligencia artificial Tecnologiacutea BDMA se propuso ayudar a la consecucioacuten de la eficiencia del sistema en teacuterminos de sistema de acceso muacuteltiple En segundo lugar se identificaron los retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado Posteriormente estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea teacutecnica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten Llegamos a la conclusioacuten de que las oportunidades de innovacioacuten radica en la investigacioacuten en materia de seguridad redes implementacioacuten tecnoloacutegica y problemas de aplicaciones

Palabras clave-5G la innovacioacuten estaacutendar

I INTRODUCCIOacuteN

Hoy en diacutea se han producido cambios en el aacutembito de la tecnologiacutea de las telecomunicaciones y permaneceraacuten sucediendo Telecomunicaciones moacuteviles crece a partir de la primera generacioacuten conocida como 1G 2G 3G y ahora a la cuarta generacioacuten que todaviacutea en etapa de implementacioacuten en varios paiacuteses 4G Cada generacioacuten de la tecnologiacutea tiene varias diferencias e innovaciones

5G es una terminologiacutea que se utiliza para la tecnologiacutea moacutevil quinta generacioacuten Las compantildeiacuteas de telecomunicaciones o los organismos de normalizacioacuten de las telecomunicaciones tales como 3GPP WiMax Forum o UIT-R no han emitido la norma oficial para 5G [1] La ausencia de norma oficial hace que el 5G tiene posibilidades ilimitadas Sin embargo varias expectativas se han planteado acerca de coacutemo debe 5G y seraacute

Se espera que la tecnologiacutea 5G para completar la tecnologiacutea 4G y proporcionar soluciones a la escasez derivada de Tecnologiacutea 4G Esta tecnologiacutea seraacute una nueva tecnologiacutea que hace que los

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

usuarios pueden acceder a diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) faacutecilmente usando uno moacutevil [2] 5G ha propuesto montar las teacutecnicas de comunicacioacuten inalaacutembricas y por cable existentes en un todo IP (Internet Protocol) red mundial de alto rendimiento [3] Tecnologiacutea 5G ayudaraacute a perfeccionar Mundial Web amplia inalaacutembrica (WWWW) [4] WWWW siacute es un intento de crear una situacioacuten en suscriptor puede saborear la gran calidad y el acceso raacutepido de Internet el movimiento dinaacutemico Relacioacuten Bit Error favorable (BER) y la gran seguridad como en las comunicaciones cableadas en sus dispositivos de comunicacioacuten inalaacutembrica Limitaciones de recursos de frecuencia que hacen 5G deberaacuten tener un desarrollo teacutecnico que utiliza otros recursos que los recursos de frecuencia tiempo con el fin de aumentar la capacidad del sistema [1]

En este trabajo tratamos de identificar oportunidades de innovacioacuten del desarrollo tecnoloacutegico 5G Se exploroacute la fundamental marco de la literatura para responder a una pregunta iquesten queacute aacuterea tecnoloacutegica se puede contribuir a la innovacioacuten La respuesta deberaacute beneficiar a los paiacuteses empresas universidades y centro de investigacioacuten que tiene la intencioacuten de contribuir a la formulacioacuten de la norma oficial 5G

La segunda seccioacuten de este documento proporciona la revisioacuten de las tecnologiacuteas clave de la tecnologiacutea de comunicacioacuten moacutevil quinta generacioacuten (5G) La tercera seccioacuten presenta nuestra identificacioacuten de retos tecnoloacutegicos centraacutendose en las cuestiones relacionadas con la seguridad y los problemas para hacer frente a los recursos del espectro de frecuencia limitado En la cuarta seccioacuten estudiamos la posibilidad de la innovacioacuten basada en el aacuterea tecnoloacutegica que se ha publicado recientemente en el artiacuteculo de investigacioacuten

II REVISIOacuteN DE 5G PRINCIPALES TECNOLOGIacuteAS

Hay varias tecnologiacuteas clave que se espera para ayudar a satisfacer la necesidad de mejora para 5G Esos son red basada en IP de espacios de radio cognitiva (RC)

Red Basado A Piso IP

Trabajos anteriores de Toni Janevski de la Universidad de Sv Kiril I Metodij definen el concepto baacutesico de la red moacutevil 5G que es visto como un concepto centrado en el usuario en lugar del operador centrado como en 3G o concepto centrada en el servicio como se ve para 4G El teleacutefono moacutevil 5G estaacute disentildeado como una plataforma abierta en diferentes capas desde la capa fiacutesica hasta la aplicacioacuten [5]

La capa de red en redes 5G se dividiraacute en varias sub-capas para proporcionar todo IP conectividad en cualquier lugar y en cualquier momento El uso del protocolo de Internet (IP) en la capa de red es inevitable dado el sistema de propiedad intelectual es el sistema mejor y maacutes utilizado para apoyar y expandir la capa de red en la actualidad Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE

Todo el sistema de red IP (AIPN) ha empezado bien desde el desarrollo de LTE como una evolucioacuten del sistema de 3GPP Red IP Flat es un concepto clave que se espera que haga 5G aceptable para todos los tipos de tecnologiacutea [1] La arquitectura plana IP proporciona una manera para identificar cada dispositivo utilizando nombres simboacutelicos a diferencia de la arquitectura jeraacuterquica de uso

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

comuacuten en la direccioacuten IP usual [1] Con el cambio a arquitecturas IP planas los operadores moacuteviles seraacuten capaces de [1]

Reducir el nuacutemero de elementos de la red en la ruta de datos lo que reduce los costos operativos y gastos de capital

Dividir el costo de la prestacioacuten de servicios de la cantidad de datos que se enviacutean a equiparar las capacidades de infraestructura a los requerimientos de las aplicaciones emergentes

Reducir al miacutenimo la latencia del sistema y permitir que las aplicaciones con una menor tolerancia en caso de retraso las proacuteximas mejoras de latencia en el enlace de radio tambieacuten pueden realizarse plenamente

Evolucionar radio y las redes centrales de paquetes de forma independiente el uno del otro para lograr un mayor desarrollo y hacer una mayor flexibilidad en la planificacioacuten y despliegue de red

Desarrollar una red central flexible que puede ser la base de los servicios innovadores para la red de acceso IP moacutevil y geneacuterico

Crear una plataforma que permitiraacute a los operadores de banda ancha moacutevil para ser competitivos con las redes de cable en teacuterminos de precio y rendimiento

IPv6 es el mejor sistema posible que pueda soportar una red IP plana para la implementacioacuten de tecnologiacutea 5G maacutes tarde IPv6 es se espera que la uacuteltima revisioacuten del sistema de PI para superar las deficiencias de la versioacuten predecesora de IPv4 Cada dispositivo tendraacute entonces una direccioacuten IPv6 fija y varias direcciones de Atencioacuten a Domicilio (CoA) El nuacutemero de CoA para el dispositivo es de acuerdo con el nuacutemero de redes de acceso al que estaacute conectado el dispositivo Hay 3 subcapas de la capa de red la capa de red inferior la capa de middleware y la capa de red superior Baja red utilizacioacuten capa CoA la capa de red middleware traduce CoA en IPv6 por lo que la capa de red superior utilizando direcciones IPv6 Se espera de dispositivos para ser proporcionada por una variedad de opciones a fin de obtener la mejor conexioacuten inalaacutembrica de acuerdo con el tipo de dispositivo y las condiciones actuales de la red Paraacutemetros de calidad de servicio tales como el tiempo de retardo jitter ancho de banda fiabilidad y asiacute sucesivamente se almacenaraacuten en una base de datos que se puede utilizar para los algoritmos inteligentes de formacioacuten en un terminal moacutevil por lo tanto la tecnologiacutea 5G puede elegir las mejores conexiones para el dispositivo en el momento dado y condicioacuten

B Cognitive Radio

Para las tecnologiacuteas de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas ya que el 4G la interoperabilidad era una cosa importante ya que tambieacuten se aplica para 5G Interoperabilidad del sistema cualquier red de diferentes tecnologiacuteas pueden trabajar juntos y comunicarse entre siacute La arquitectura de red para el sistema moacutevil 5G consiste en un terminal de usuario y un nuacutemero de tecnologiacuteas independiente autoacutenomo de acceso de radio [6] Dentro de cada uno de los terminales cada una de las tecnologiacuteas de acceso de radio se ve como el enlace IP con el mundo exterior a Internet [6] Con el uso de terminales de radio cognitiva 5G puede lograr la interoperabilidad y auacuten asiacute tener una buena calidad de servicio En el sistema de la cognicioacuten el sistema reconoce la ubicacioacuten posicioacuten y condicioacuten para determinar la mejor opcioacuten para la red

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Con este sistema los usuarios pueden elegir una red adecuada para la comunicacioacuten y diferentes redes inalaacutembricas seraacute capaz de integrar y comunicarse entre siacute a traveacutes de dispositivos de radio cognitiva

La radio cognitiva es un sistema de comunicacioacuten inteligente que es consciente de su entorno (es decir el mundo exterior) y utiliza la metodologiacutea de la comprensioacuten por la construccioacuten de aprender del medio ambiente y adaptar sus estados internos a variaciones estadiacutesticas en los estiacutemulos de RF entrantes hacer los cambios correspondientes en ciertos paraacutemetros de funcionamiento (por ejemplo transmitir potencia frecuencia portadora y la estrategia de modulacioacuten) en tiempo real con dos objetivos principales en mente comunicacioacuten altamente confiable cuando y donde sea necesario utilizacioacuten eficiente del espectro de radio [7]

Seguacuten esta definicioacuten el terminal cognitiva es un terminal inteligente con inteligencia para elegir la red adecuada de todas las redes inalaacutembricas existentes [5] La eleccioacuten se basa en algunos datos como la hora la demanda y los recursos La tecnologiacutea 5G propone un terminal universal que debe incluir todos los predecesores de radio ofrece en un solo dispositivo [5] Esta convergencia terminal estaacute fuertemente sostenida por las necesidades y demandas de los usuarios Por lo tanto la radio cognitiva se convierte en el candidato terminal de ideales 5G [5]

III Desafiacuteos tecnoloacutegicos

Mediante la comprensioacuten de las tecnologiacuteas clave de 5G se identificaron los retos tecnoloacutegicos que se encuentran principalmente en los problemas relativos a la seguridad asiacute como los recursos de frecuencia limitados

A Seguridad

Ser capaz de escanear el espectro disponible elegir entre una amplia gama de frecuencias de funcionamiento ajuste las formas de onda de modulacioacuten y realizar recurso adaptativo allocation- todos ellos en tiempo real- estas nuevas tecnologiacuteas Radio Cognitiva seraacute capaz de adaptarse a una amplia variedad de condiciones de interferencia de radio y adaptativamente seleccionar los mecanismos de comunicacioacuten maacutes eficientes [8] Sin embargo ademaacutes de las ventajas y el potencial de la tecnologiacutea de radio cognitiva hay una serie de desafiacuteos relacionados con la seguridad sobre todo en los terminales de radio cognitiva El paradigma de los sistemas de radio cognitiva plantea una nueva amenaza a la seguridad como los malos comportamientos egoiacutestas interferencias perjudiciales emulacioacuten de usuario con licencia la competencia entre los usuarios con licencia y espionaje [9]

Hay una oportunidad y la necesidad de desarrollar un sistema que pueda prevenir el mal uso en el muy abierto y granular e control que se proporciona a la interfaz de radio Una de ellas fue propuesta por [8] con un marco conocido como TRIESTE que es a corto plazo para Trusted Infraestructura Radio de hacer cumplir espectro Etiquettes TRIESTE seraacute capaz de asegurarse de que los dispositivos de radio soacutelo son capaces de acceder y utilizar el espectro de una manera que se ajuste a sus privilegios [8]

B limitados recursos del espectro de frecuencias

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Recursos del espectro Limited produjeron un gran desafiacuteo para las tecnologiacuteas moacuteviles e inalaacutembricas Aquellos frecuencia y tiempo limitado se dividen para ser utilizado entre varios usuarios Debido a esta condicioacuten se espera para mejorar la eficiencia con el fin de mejorar la capacidad y la calidad del sistema Para lograr esto varias teacutecnicas de acceso muacuteltiple utilizados en la actualidad por ejemplo Time Division Multiple Access (TDMA) Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencia (FDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) Orthogonal Frequency Divisioacuten de Acceso Muacuteltiple (OFDMA) etc Sin embargo en todos los sistema de acceso muacuteltiple que se utilizan hoy en diacutea la capacidad de un sistema de comunicacioacuten moacutevil depende del tiempo y la frecuencia Esto genera un desafiacuteo de desarrollar un sistema de acceso muacuteltiple que es capaz de resolver las dependencias de capacidad para el espectro de frecuencia limitado La investigacioacuten y el desarrollo de Corea ha sugerido BDMA como una interfaz de radio para 5G que no se dependiacutea de los recursos de frecuencia tiempo [1]

La teacutecnica BDMA de la presente invencioacuten divide un haz de antena de acuerdo con las ubicaciones de las estaciones moacuteviles para permitir a las estaciones moacuteviles para dar muacuteltiples accesos lo que aumenta significativamente la capacidad del sistema de [1] En tal concepto estaciones moacuteviles y una estacioacuten base se encuentran en una liacutenea de vista (LOS) del estado por lo que saben exactamente las posiciones de cada uno En esta condicioacuten podraacuten transmitir vigas que directo a la posicioacuten del otro para comunicarse sin interferir con las estaciones moacuteviles en el borde de la celda [1]

Para adaptar el sistema BDMA en 5G se requiere el desarrollo de la red de antenas en fase Se necesita la antena inteligente con la capacidad de cambiar su haz Antenas de haz conmutado apoyar el posicionamiento de radio a traveacutes del aacutengulo de llegada (AOA) la informacioacuten obtenida de la base y estaciones moacuteviles El uso de redes de antenas adaptativas es un aacuterea que muestra oportunidad para la mejora de las capacidades

IV OPORTUNIDADES DE INNOVACIOacuteN

La apertura de las innovaciones oportunidad significa descubrir el aacuterea teacutecnica como la guiacutea para llevar a cabo trabajos de investigacioacuten sobre dicha agenda tecnoloacutegica en particular Monitoreamos la difusioacuten de cuestiones teacutecnicas relacionadas con 5G en diversas revistas cientiacuteficas y de ingenieriacutea Hay 18 artiacuteculos de investigacioacuten que han declarado 5G como el principal tema correspondiente en su trabajo de investigacioacuten Esas publicaciones incluyen 7 ponencias 7 papeles de diario 3 opiniones de conferencias y 1 revisioacuten de documentos

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Posteriormente hacemos un mapa del aacuterea teacutecnica en base a 40 palabras clave mencionados en dichos artiacuteculos de investigacioacuten 18 La Tabla 1 enumera las palabras clave y el correspondiente nuacutemero de artiacuteculos de investigacioacuten En general se indica principalmente que el aacuterea teacutecnica no estaacute auacuten muy concentrada en cierta agenda tecnoloacutegica Sin embargo se llevaron a cabo maacutes

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

investigaciones en relacioacuten con los temas de la seleccioacuten del releacute redes moacuteviles ad hoc y un salto MAC cooperativa mientras que otros temas se distribuyen por igual

Agenda tecnoloacutegica de Seguridad extiende sobre prevencioacuten de colisiones de denegacioacuten de servicio (DoS) listas negras etc Mientras tanto la agenda tecnoloacutegica de la red consiste en protocolo toda la red IP red ad hoc etc Algunos otra agenda tecnoloacutegica que permanecen siendo el tema maacutes estudiado son tema salto de frecuencia sistema MIMO coacutedigos de tiempo espacio teacutecnicas de seleccioacuten de relevos los sistemas hop muacuteltiples etc Tambieacuten hay unos pocos de los temas maacutes esos temas principales que son cubriendo sobre la implementacioacuten de las aplicaciones 5G propuestas como dispositivos meacutedicos implantados el seguimiento y la telemedicina a distancia

Sobre la base de esos resultados podemos formular el concepto de explotar oportunidades en cierta agenda tecnoloacutegica Los investigadores pueden trabajar en esas aacutereas especiacuteficas que pueden conducir a la innovacioacuten en 5G Tal concepto se benefician sobre todo el paiacutes en desarrollo que tiene la intencioacuten de aumentar su innovacioacuten y competitividad tecnoloacutegica Por ejemplo desde la seleccioacuten del releacute se ha investigado con frecuencia un nuevo investigador puede establecer el trabajo cooperativo con otros investigadores que trabajan en ese campo Al igual que en el futuro la red inalaacutembrica se preveacute seraacute capaz de apoyar la comunicacioacuten basado en releacutes donde el nodo releacute estaacute bien colocado para recibir mensajes desde el nodo de origen procesarla y reenviarla al nodo de su destino [ 10] Por otra parte los paiacuteses en desarrollo puede poner maacutes concentracioacuten en otro tema como diversidad espacial AODV o la teacutecnica para mejorar la prevencioacuten de colisiones ya que las obras en esos campos son relativamente menos realizaron

A medida que la mejora continua de las tecnologiacuteas inalaacutembricas el concepto baacutesico de 5G es abrir todas las puertas de los posibles meacutetodos tecnologiacuteas y teacutecnicas utilizadas para aprovechar las telecomunicaciones para la vida humana La combinacioacuten con la perspectiva de 5G tecnologiacuteas clave en particular sobre IP basados plana y radio cognitiva ninguacuten investigadores pueden contribuir al desarrollo de la norma pertinente Tales actividades de investigacioacuten no son soacutelo para mejorar el acceso de datos maacutes raacutepida sino tambieacuten para crear la innovacioacuten en muchas aacutereas teacutecnicas como se muestra en la Tabla 1

Por uacuteltimo se le conoce comuacutenmente que el desarrollo tecnoloacutegico de las normas anteriores (1G 2G y 3G) fueron predominantemente controlada por los paiacuteses desarrollados como EEUU Japoacuten y algunos paiacuteses europeos Por lo tanto en el tiempo actual y futuro los paiacuteses en desarrollo deberiacutean contribuir al desarrollo tecnoloacutegico 5G mediante la utilizacioacuten de las oportunidades de innovacioacuten Los resultados de trabajos de investigacioacuten sobre 5G se pueden hacer en la presentacioacuten teacutecnica a los organismos de normalizacioacuten internacionales como la UIT Mientras tanto los paiacuteses en desarrollo tambieacuten pueden empujar a sus industrias nacionales para desarrollar patentes y crear la innovacioacuten en las aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G Se cree que estos regiacutemenes pueden influir en el desarrollo de estaacutendares globales y aumentar la competitividad del paiacutes

Los desafiacuteos que existen principalmente en el aacuterea de seguridad y el problema de los recursos de frecuencia limitada

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Hemos identificado oportunidades de innovacioacuten en relacioacuten con el desarrollo tecnoloacutegico de las normas 5G de la comprensioacuten de los desafiacuteos tecnoloacutegicos y explorar marco fundamental de la literatura Hay una oportunidad y la demanda para desarrollar un sistema que sea capaz de prevenir el mal uso de control mantener la seguridad y mejorar la capacidad del sistema Como resultado de la exploracioacuten marco literatura llegamos a la conclusioacuten de tres agenda tecnoloacutegica en la que uno puede contribuir a es decir la seguridad la red y las cuestiones de aplicacioacuten y las aplicaciones tecnoloacutegicas En consecuencia los investigadores pueden realizar una nueva investigacioacuten se centra en las aacutereas teacutecnicas y hacer nueva innovacioacuten para el desarrollo tecnoloacutegico 5G Se espera que los trabajos de investigacioacuten pueden dar una presentacioacuten importante para los organismos internacionales de normalizacioacuten Por otro lado la innovacioacuten puede tambieacuten hizo empujando las industrias nacionales para el desarrollo de patentes y crear la innovacioacuten en tales aacutereas teacutecnicas pertinentes 5G

SPECTRUM OCCUPATION AND PERSPECTIVES MILLIMETER BAND UTILIZATIONFOR 5G NETWORKS

RESUMEN

Constantemente creciente volumen de datos transmitidos a traveacutes de las redes de comunicaciones moacuteviles y las necesidades de los usuarios para aumentar las velocidades de datos hacen que el raacutepido desarrollo de las redes moacuteviles Durante 2012 y 2013 muchos vendedoresoperadores universidades centros de investigacioacuten asiacute como de normalizacioacuten y organismos reguladores han anunciado el inicio de su trabajo en el desarrollo de un nuevo generacioacuten de comunicaciones moacuteviles 5G El principal objetivo de los desarrolladores de tecnologiacutea 5G es proporcionar velocidades de datos de maacutes de 10 Gbit s en las redes de acceso inalaacutembricas moacuteviles

Teniendo en cuenta la utilizacioacuten del espectro en el rango de frecuencia hasta 6 GHz el aumento de las tasas de datos requeriraacute el empleo de las nuevas gamas de frecuencias entre 6-95 GHz

Este artiacuteculo presenta los resultados de investigacioacuten de la posibilidad de utilizar bandas de frecuencias 275-95 GHz y su priorizacioacuten para las redes 5G la utilizacioacuten actual de estos rangos en Rusia y el coste de su puesta en libertad Palabras clave - 5G banda milimeacutetrica conversioacuten de espectro de liberacioacuten de espectro el presupuesto estatal

1 INTRODUCCIOacuteN

Aparicioacuten de tecnologiacuteas 5G moacuteviles en el mercado de telecomunicaciones que lo esperado en 2020 deberiacutea mejorar significativamente la calidad del servicio prestado a

usuarios menores de raacutepido crecimiento voluacutemenes de datos en las redes moacuteviles asiacute como el nuacutemero creciente de dispositivos inalaacutembricos y la variedad de servicios inalaacutembricos [1-2]

Se supone que el equipo sobre la base de las tecnologiacuteas de 5G seraacute capaz de transmitir datos a velocidades de maacutes de 10 Gbit s en las redes inalaacutembricas moacuteviles [3-6]

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

La aplicacioacuten de las tecnologiacuteas de 5G tiene por objeto aumentar la eficiencia de la utilizacioacuten del espectro radioeleacutectrico en comparacioacuten con las tecnologiacuteas moacuteviles 4G (LTE Advanced) Considerando la necesidad de grandes recursos de frecuencia para un solo canal 5G superior a 100 MHz una de las opciones maacutes probables para el desarrollo de una nueva generacioacuten de comunicaciones moacuteviles seraacute el empleo de una mayor

rangos de frecuencia entre 6-95 GHz [7] Estas cuestiones se han convertido en una primaria para las futuras Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) - 15 (punto 11 del orden del diacutea) y la CMR-18 y de la Administracioacuten de Comunicacioacuten de Rusia deben formular su posicioacuten por este concepto

Debido al uso particular del espectro radioeleacutectrico en thebands 275 - 95 GHz en Rusia una implementacioacuten de tecnologiacuteas 5G requeriraacute liberacioacuten y conversioacuten del

espectro radioeleacutectrico y los cambios en el marco regulatorio y legal de la industria

2 CRITERIOS DE BUacuteSQUEDA DE RECURSOS DE FRECUENCIAS PARA 5G

Para investigar la aplicabilidad y la aceptabilidad de diferentes rangos de frecuencia para el desarrollo futuro de las comunicaciones 5G en particular las bandas de 5925 - 405 GHz y 405 - 95 GHz los criterios de buacutesqueda de nuevas bandas de frecuencia para 5G basados en los requisitos funcionales 5G [8] y las propiedades actuales de las bandas de frecuencia que coincidan criterios de buacutesqueda seleccionados asiacute como las capacidades de cada banda de frecuencia para la aplicacioacuten de estos requisitos se determinaron

En el marco del programa europeo de 5G conocido como proyecto METIS se seleccionan los siguientes criterios para hacer una eleccioacuten de las bandas de frecuencias adecuadas [9]

La utilizacioacuten de las bandas de frecuencia que seguacuten Art5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R se asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios moacuteviles fijos de radio o que comparten la utilizacioacuten de una banda de frecuencias a tiacutetulo primario (incluidas las cintas utilizadas para las redes de transporte de backhaul moacutevil)

1048696 Ancho de banda rango de frecuencia continua de varios cientos de megahertz en las bandas por debajo de 405 GHz y al menos un gigahertz anterior 405 GHz se consideran el requisito miacutenimo para satisfacer las necesidades de los usuarios

1048696 La primera etapa no se asume para evaluar la posibilidad de agregacioacuten de portadoras es decir el

ancho de banda debe ser continua Sin embargo si una buacutesqueda de estos rangos de frecuencia no conduciraacute a resultados positivos los escenarios de agregacioacuten simples que combinan un pequentildeo nuacutemero de porciones no contiguas del espectro se pueden evaluar en el

segunda fase del proyecto METIS

1048696 rangos de frecuencia que permiten el despliegue de una sola red debido a su anchura no deben ser excluidos de la consideracioacuten en la etapa inicial de investigacioacuten es decir no hay necesidad de acomodar muacuteltiples redes simultaacuteneamente en el mismo banda de frecuencia

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

1048696 Consideracioacuten de bandas candidatas para el 5G debe llevarse a cabo tanto espectro emparejado y no emparejado (redes con duacuteplex y el tiempo por divisioacuten de frecuencia duacuteplex por divisioacuten)

1048696 disponibilidad de las bases reguladoras de las bandas de frecuencia seleccionadas para el desarrollo de 5G se considera como una ventaja adicional

En las siguientes secciones de este artiacuteculo la distribucioacuten de corriente y la utilizacioacuten del espectro de frecuencias de radio (RFS) que se puede utilizar para el desarrollo de 5G seraacuten

revisado Las bandas de frecuencia maacutes prometedores que tienen posibilidades reales de uso seraacuten considerados con maacutes detalle

3 BANDAS DE CANDIDATOS PARA EL DESARROLLO 5G

Sobre la base de los criterios descritos anteriormente se prestoacute especial atencioacuten a las bandas milimeacutetricas debido a que estas bandas estaacuten menos cargados hasta la fecha y permiten encontrar rangos de frecuencia de 500 MHz a 1 GHz adecuados para 5G

La Tabla 1 muestra los resultados del anaacutelisis de la utilizacioacuten de frecuencias en los rangos de 275 a 405 GHz [8] de acuerdo con la tabla europea de la asignacioacuten de frecuencias y la estimacioacuten

de prioridades para futuros estudios de las bandas de frecuencia de las futuras redes moacuteviles 5G en base a criterios de disentildeo METIS

El anaacutelisis de la Tabla 1 muestra que en el rango de 275-405 GHz hay cuatro bandas de frecuencia que asignan a tiacutetulo primario para las categoriacuteas de servicios de radio moacuteviles fijos que son maacutes similares a los escenarios de utilizacioacuten de 5G Evaluacioacuten de su ocupacioacuten actual por los sistemas electroacutenicos de radio (RES) de diversos servicios de radio muestra que uno de ellos tiene una alta ocupacioacuten de liacuteneas de radioenlaces (RRL) y seraacuten excluidos de mayor estudio para el desarrollo de 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute soacutelo una banda 318 - 334 GHz Dos bandas de la parte baja de la onda milimeacutetrica (275 - 295 GHz y 310 - 313 GHz) recibieron prioridad media

Tabla 1 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 275-405 GHz

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Segunda parte de la gama de ondas milimeacutetricas a analizar para el futuro desarrollo de 5G fue identificado en 405 - 950 GHz Resultados de la evaluacioacuten de las bandas de frecuencia prioridades para la investigacioacuten futura del desarrollo futuro de las redes 5G moacuteviles basados en criterios de disentildeo METIS se muestran en la Tabla 2

Evaluacioacuten de la ocupacioacuten actual de la banda de frecuencias 405 - 950 GHz por Ress de diversos servicios de radio basados en investigaciones de la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones (CEPT) mostroacute que dos de ellos 435 - 455 GHz y 504 - 526 GHz tienen una alta ocupacioacuten de RRL en Europa a pesar de su anchura atractivo maacutes de 2 GHz Estas dos bandas se excluyen de maacutes investigacioacuten de desarrollo de redes 5G De alta prioridad para la investigacioacuten futura tendraacute ocho bandas de frecuencia y soacutelo una banda 405 - 425 GHz en la parte inferior de la gama ha recibido un regulador de la comunicacioacuten priorityRussian medio ya tiene establecioacute la posibilidad de utilizar la banda ancha fija de acceso inalaacutembrico (BFWA) y los servicios fijos en algunas partes del rango de ondas milimeacutetricas que sin duda hace que sea maacutes faacutecil para utilizacioacuten en el desarrollo futuro de 5G

Tabla 2 Priorizacioacuten de las bandas de frecuencia en el rango de 405-950 GHz

permisos de la Comisioacuten Estatal de Radio Frecuencia (SRFC) de Rusia [10] que determinan la posibilidad de utilizar de ondas milimeacutetricas para diversos RES mostraron la posibilidad de utilizar bandas consideradas para el desarrollo de 5G en Rusia (Tabla 3) Algunas de estas bandas son utilizados por Ress militar y requeriraacute la conversioacuten en el futuro Tabla 3 Los permisos

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

reglamentarios rusos para el uso de banda milimeacutetrica

La Tabla 3 muestra que la regulacioacuten normativa se crean en Rusia para todas las bandas de frecuencia de rango de ondas milimeacutetricas marcado bandas como de alta prioridad para el desarrollo de las redes 5G excepto de la banda de 318 - 334 GHz

4 ESPECTRO entrega y despliegue ASPECTOS PARA EL DESARROLLO 5G EN RUSIA

El anaacutelisis de la utilizacioacuten real del espectro por diversos servicios de radio en el rango de 275 - 95 GHz muestra que la utilizacioacuten de esta banda de frecuencias para 5G desarrollo requeriraacute dos procedimientos

bull liberacioacuten de espectro y despliegue de Ress civil

bull Conversioacuten de espectro y la liberacioacuten de espectro de los militares

bandas

Actualmente reprogramacioacuten espectro y liberan los problemas se resuelven por las compantildeiacuteas interesadas sin fondos puacuteblicos mientras que el procedimiento de conversioacuten es posible soacutelo con fondos puacuteblicos debido a que la ley preveacute la compra de armas y equipo militar soacutelo desde el presupuesto estatal para las fuerzas armadas y la liberacioacuten de la bandas de frecuencias utilizadas para fines militares

La estimacioacuten de los autores de la utilizacioacuten de la banda miliacutemetro a RES de moacuteviles y servicios de telefoniacutea fija en Rusia mostroacute un uso activo de estas bandas por los operadores de redes moacuteviles

2G 3G 4G para sus redes de retorno RRL y por los operadores de servicios de acceso de banda ancha fijos (Tabla 4)

Tabla 4 Nuacutemero de RES trabajando en la banda milimeacutetrica en Rusia

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Maacutes de 1000 RES funcionan en la banda 275-660 GHz en la base de las licencias individuales por otra parte el trabajo de maacutes de 11000 RRL en la banda 582-86 GHz en la sin licencia

La evaluacioacuten de los costos econoacutemicos de la buacutesqueda y la liberacioacuten de espectro en la gama de ondas milimeacutetricas hay una necesidad de considerar los siguientes costos

El costo de la realizacioacuten de la investigacioacuten en cada considerada banda de frecuencia

El costo de extraccioacuten y sustitucioacuten de tramos RRL y la base estaciones de BFWA

El costo de los trabajos sobre la teacutecnica y de organizacioacuten medidas en las bandas de frecuencia utilizadas por Ress militar

El costo de la conversioacuten del espectro incluyendo la transicioacuten a los nuevos tipos de equipo militar y la transferencia de militares Ress en otras bandas de frecuencia

El anaacutelisis de la Tabla 4 muestra que la liberacioacuten de la banda 275 - 295 GHz por el RES de redes de acceso inalaacutembrico Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

La tecnologiacutea puede requerir de 10 a 50 millones de doacutelares con base en la experiencia de los gastos de traslado de RES del Servicio de Distribucioacuten Multipunto Multicanal (MMDS)

redes en la banda de 25 GHz -27 Un nivel similar de costos puede ser necesaria para la liberacioacuten de las bandas 405-425 GHz y 425-435 GHz

Los costos de las actividades organizativas y teacutecnicas relacionadas con la redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias de redes RRL en la banda 570 - 660 GHz seraacuten de 1

a 5000 USD por tramo RRL Considerando la cantidad de RRLs trabajan en Rusia en esta banda el importe total seraacute de 05 a 25 millones de doacutelares Aunque no se llevoacute a cabo el concurso para las frecuencias 5G y los operadores no han recibido 5G licencias estos costos de redistribucioacuten de las asignaciones de frecuencias puede asumir soacutelo el presupuesto del Estado

La figura 1 muestra las cantidades de financiacioacuten anual que se asignan por el presupuesto del Estado ruso en el trabajo por la liberacioacuten de conversioacuten y el espectro de la introduccioacuten de nuevas

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

tecnologiacuteas de radio [11] La comparacioacuten de estos costos con los costos estimados th para la liberacioacuten del espectro de ondas milimeacutetricas muestra que algunas bandas requieren mayores fondos para proporcionar bandas limpias que pueden ser ofrecidos en la licitacioacuten para la concesioacuten de licencias 5G Retorno de las inversiones estatales soacutelo es posible despueacutes de la licitacioacuten La conversioacuten de bandas milimeacutetricas de Ress militar es una tarea independiente y no se consideroacute en este artiacuteculo

5 CONCLUSIOacuteN

Futuro implementacioacuten de redes moacuteviles 5G en Rusia podraacute exigir la liberacioacuten de unos rangos de nuacutemeros de la banda milimeacutetrica de RES de redes de acceso inalaacutembricas y redes fijas el nuacutemero de los que estiman actualmente en maacutes de 1000 Ress de BFWA y maacutes de 11000 Ress de RR En el alcance de la actividad de liberacioacuten banda miliacutemetro a 2020 con el fin de conceder licencias a los futuros operadores 5G regulador Rusia necesita para planificar los gastos en el presupuesto del Estado que puede llegar a los 100 millones de doacutelares al antildeo que excede significativamente el gasto presupuestario anual anterior

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

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Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

EVOLUTION TOWARD

5G MULTI-TIER CELLULAR WIRELESS NETWORKS

AN INTERFERENCE MANAGEMENT PERSPECTIVE

El quinto evolucioacuten de la generacioacuten (5G) redes inalaacutembricas celulares se preveacute superar los retos fundamentales de las redes celulares existentes por ejemplo las tasas maacutes altas de datos un excelente rendimiento de extremo a extremo y cobertura de usuario en puntos calientes y las zonas muy pobladas con menor latencia el consumo de energiacutea y el costo por transferencia de informacioacuten Para hacer frente a estos desafiacuteos los sistemas 5G adoptaraacuten una arquitectura multicapa que consta de macroceldas diferentes tipos de ceacutelulas pequentildeas con licencia releacutes y de dispositivo a dispositivo (D2D) redes para servir a los usuarios con diferente calidad de servicio (QoS) en forma de espectro y energeacuteticamente eficiente A partir de las visiones y los requisitos de 5G redes de muacuteltiples niveles en este artiacuteculo se describen los desafiacuteos de la gestioacuten de interferencias (por ejemplo control de potencia la asociacioacuten de ceacutelulas) en estas redes con acceso espectro compartido (es decir cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro con licencia)

Se argumenta que los planes de gestioacuten de las interferencias existentes no seraacuten capaces de hacer frente al problema de gestioacuten de la interferencia en 5G redes de muacuteltiples niveles de prioridad donde los usuarios en diferentes niveles tienen diferentes prioridades de acceso al canal En esto se proporciona el contexto de una encuesta y la comparacioacuten cualitativa de los esquemas de asociacioacuten celular y control de potencia existentes para demostrar sus limitaciones para la gestioacuten de interferencias en las redes 5G Desafiacuteos abiertos se resaltan y se proporcionan pautas para modificar los esquemas existentes con el fin de superar estas limitaciones y hacerlos adecuados para los sistemas 5G emergentes

INTRODUCCIOacuteN

Para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones de banda ancha moacutevil la normas IMT-Avanzadas (IMT-A) fueron ratificados por la Internacional

Unioacuten de Telecomunicaciones (UIT) en noviembre de 2010 y la cuarta generacioacuten (4G) sistemas de comunicacioacuten inalaacutembrica estaacuten siendo desplegados en todo el mundo La estandarizacioacuten para LTE Rel-12 tambieacuten conocida como LTE-B tambieacuten estaacute en curso y se espera que finalice en 2014 No obstante los sistemas inalaacutembricos existentes no seraacuten capaces de hacer frente al aumento de mil veces en total de datos moacuteviles de banda ancha [1] aportados por las nuevas aplicaciones y servicios tales como multimedia omnipresente 3D HDTV VoIP juegos e-Salud y la comunicacioacuten Car2x En este contexto la quinta generacioacuten se espera (5G) tecnologiacuteas de comunicacioacuten inalaacutembrica para alcanzar 1000 veces mayor volumen moacutevil de datos por unidad de superficie 10 a 100 veces mayor nuacutemero de dispositivos de conexioacuten y velocidad de datos de usuario duracioacuten de la bateriacutea 10 veces maacutes largo y cinco veces reducida latencia [2] Mientras que para las redes 4G se espera que la tasa de datos promedio de un solo usuario a ser de 1 Gb s se postula que una velocidad de datos de ceacutelulas de la orden de 10 Gb s seraacute un atributo clave de las redes 5G

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

Se espera que las redes inalaacutembricas 5G a ser una mezcla de niveles de red de diferentes tamantildeos transmitir potencias conexiones de backhaul diferentes tecnologiacuteas de acceso de radio (RAT) que se accede por un nuacutemero sin precedentes de dispositivos inalaacutembricos inteligentes y heterogeacuteneos Esta mejora de arquitectura junto con la tecnologiacutea de la comunicacioacuten fiacutesica avanzada como de orden multiplexado espacial de muacuteltiples entradas y muacuteltiples salidas (MIMO) de comunicaciones proporcionaraacute una mayor capacidad agregada de maacutes usuarios simultaacuteneos o la eficiencia espectral de nivel superior en comparacioacuten con las redes 4G Recurso de Radio y gestioacuten de interferencias seraacute un desafiacuteo clave en la investigacioacuten de varios niveles y redes celulares heterogeacuteneas 5G Los meacutetodos tradicionales de recursos de radio y gestioacuten de interferencias (por ejemplo la asignacioacuten de canales control de potencia la asociacioacuten celular o el equilibrio de carga) en las redes de un solo nivel (incluso algunos de los desarrollados para redes de dos niveles) no pueden ser eficientes en este entorno y Se requeriraacute una nueva mirada en el problema de gestioacuten de interferencias

El artiacuteculo describe primero las visiones y los requisitos de los sistemas inalaacutembricos celulares 5G

Los principales retos de la investigacioacuten se resaltaraacuten desde la perspectiva de la gestioacuten de interferencias cuando los diferentes niveles de la red comparten el mismo espectro radioeleacutectrico A continuacioacuten se ofrece un anaacutelisis comparativo de los enfoques existentes para la asociacioacuten de ceacutelulas distribuida y control de potencia (CAPC) seguido de una discusioacuten sobre sus limitaciones para 5G de varios niveles de redes celulares Por uacuteltimo una serie de sugerencias se proporcionan a Sistema de comunicaciones moacuteviles e inalaacutembricas 5G requeriraacute una mezcla de nuevos conceptos de sistemas para aumentar la eficiencia espectral y energiacutea Las visiones y los requisitos para los sistemas inalaacutembricos 5G se describen a continuacioacuten

Velocidad de datos y la latencia Para las zonas urbanas densas redes 5G se preveacuten para permitir una velocidad de datos con experiencia de 300 Mb s y 60 Mb s en enlace descendente y enlace ascendente respectivamente en el 95 por ciento de los lugares y el tiempo [2] Se espera que las latencias de extremo a extremo de estar en el orden de 2 a 5 milisegundos Los requisitos detallados para los diferentes escenarios se enumeran en [2]

Tipo de Maacutequina-Comunicaciones (MTC) dispositivos El nuacutemero de dispositivos tradicionales humanos centrados inalaacutembricos con conexioacuten a Internet (por ejemplo los teleacutefonos inteligentes super-teleacutefonos tabletas) puede ser superado en nuacutemero por los dispositivos MTC que pueden ser utilizados en los vehiacuteculos electrodomeacutesticos dispositivos de vigilancia y sensores

La comunicacioacuten de onda milimeacutetrica Para satisfacer el aumento exponencial en el traacutefico y la adicioacuten de diferentes dispositivos y servicios espectro adicional maacutes allaacute de lo asignado previamente con el estaacutendar 4G se solicita para El uso de las bandas de frecuencia de onda milimeacutetricas (por ejemplo 28 ~ GHz y 38 GHz ~ bandas) es un candidato potencial para superar el problema de los recursos escasos del espectro ya que permite la transmisioacuten de un ancho de banda maacutes amplio que los canales de 20 MHz convencionales para sistemas 4G

Muacuteltiples RAT 5G no se trata de la sustitucioacuten de las tecnologiacuteas existentes pero se trata de mejorar y apoyar con nuevas tecnologiacuteas [1] En sistemas 5G las ratas existentes incluyendo GSM (Sistema Global para Comunicaciones Moacuteviles) HSPA + (Evolved alta Speed Packet Access) y LTE

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

seguiraacuten evolucionando para proporcionar un rendimiento del sistema superior Tambieacuten estaraacute acompantildeado de algunas nuevas tecnologiacuteas

(por ejemplo maacutes allaacute de LTE-Advanced)

La estacioacuten base (BS) densificacioacuten BS densificacioacuten densificacioacuten es una metodologiacutea eficaz para cumplir los requisitos de las redes inalaacutembricas 5G En concreto en las redes 5G habraacute despliegues ofa gran nuacutemero de nodos de baja potencia releacutes y enlaces (D2D) comunicacioacuten de dispositivo a dispositivo con una densidad mucho mayor que las redes macroceldas de hoy La figura 1 muestra una red de este tipo de varios niveles con una macrocelda superpuesta por releacutes picoceacutelulas femtoceldas y enlaces D2D La adopcioacuten de muacuteltiples niveles en la arquitectura de red celular se traduciraacute en un mejor rendimiento en teacuterminos de capacidad cobertura eficiencia espectral y el consumo total de energiacutea siempre que las interferencias entre nivel y dentro de niveles estaacuten bien gestionados Acceso al espectro priorizada Existiraacuten las nociones de ambas prioridades basadas en el traacutefico y basada en el nivel de las redes 5G Surge la prioridad por el traacutefico de las diferentes necesidades de los usuarios (por ejemplo los requisitos de rendimiento fiabilidad y latencia las limitaciones de energiacutea) mientras que la prioridad basada en nivel es para los usuarios que pertenecen a diferentes niveles de la red Por ejemplo con acceso espectro compartido entre macroceldas y femtoceldas en una red de dos niveles femtoceldas crear zonas muertas en torno a ellos en el enlace descendente par usuarios macro La proteccioacuten debe por lo tanto se garantiza a los usuarios de macro En consecuencia la macro y femtousers juegan el papel de los equipos de alta prioridad por el usuario (HPUEs) y equipos de usuario de baja prioridad (LPUEs) respectivamente En el direccioacuten de enlace ascendente los usuarios macroceldas en el borde de la celda normalmente transmiten con altos poderes lo que genera alta interferencia de enlace ascendente de femtoceldas cercanas Por lo tanto en este caso las prioridades de los usuarios deben ser invertidas Otro ejemplo es una transmisioacuten D2D en diferentes dispositivos pueden acceder de manera oportunista el espectro de establecer un enlace de comunicacioacuten entre ellos siempre que la interferencia causada a los usuarios de celulares se mantiene por debajo de un determinado umbral En este caso los usuarios D2D juegan el papel de LPUEs mientras que los usuarios de celulares juegan el papel de HPUEs

Comunicacioacuten D2D-asistida de red En el LTE Rel-12 y maacutes allaacute se centraraacute en las comunicaciones D2D red controlada donde la BS macrocelda realiza el control de la sentildealizacioacuten en teacuterminos de sincronizacioacuten configuracioacuten de sentildeal de baliza y proporcionar la identidad y la seguridad gestioacuten macrocelda BS para tener el control Por ejemplo considere un enlace D2D en el borde de la celda y el viacutenculo directo entre la UE transmisor D2D a la macrocelda estaacute en desvanecimiento profundo entonces el nodo releacute puede ser responsable de la sentildealizacioacuten de control del enlace D2D (es decir la comunicacioacuten D2D releacute asistido ) bull Energiacutea de cosecha para la comunicacioacuten eficiente de la energiacutea Uno de los principales retos en redes inalaacutembricas 5G es mejorar la eficiencia energeacutetica de los dispositivos inalaacutembricos de la bateriacutea con limitaciones Para prolongar la vida uacutetil de la bateriacutea asiacute como para mejorar la eficiencia energeacutetica una solucioacuten atractiva es cosechar energiacutea a partir de fuentes de energiacutea ambientales (por ejemplo la energiacutea solar y eoacutelica) Ademaacutes la energiacutea puede ser cosechada a partir de sentildeales de radio ambiente (es decir RF recoleccioacuten de energiacutea) con eficiencia razonable sobre pequentildeas distancias La energiacutea obtenida podriacutea ser utilizado para la comunicacioacuten D2D o comunicacioacuten dentro de una ceacutelula pequentildea En este contexto la informacioacuten y el poder de transferencia inalaacutembrica simultaacutenea (SWIPT) es una

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

INTERFERENCE MANAGEMENT CHALLENGES IN5G MULTI-TIER NETWORKS

Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

tecnologiacutea prometedora para redes inalaacutembricas 5G Sin embargo los circuitos praacutecticos para la recoleccioacuten de energiacutea auacuten no estaacuten disponibles ya que la arquitectura de receptor convencional estaacute disentildeado para obtener informacioacuten transferir solamente y por lo tanto puede no ser oacuteptimo para SWIPT Esto se debe a que tanto la informacioacuten como la transferencia de potencia operan con diferentes sensibilidades de potencia en el receptor (por ejemplo -10dBm y -60dBm de energiacutea e informacioacuten receptores respectivamente) [4] Tambieacuten debido a la potencialmente baja eficiencia de recoleccioacuten de energiacutea de las sentildeales de radio ambiente una combinacioacuten de diferentes tecnologiacuteas de captacioacuten de energiacutea puede ser necesaria para la comunicacioacuten macroceacutelula

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Los desafiacuteos clave para la gestioacuten de interferencias en 5G redes de muacuteltiples niveles surgiraacuten debido a las siguientes razones que afectan a la dinaacutemica de interferencia en el enlace ascendente y descendente de la red

bull La heterogeneidad y denso despliegue de la tecnologiacutea inalaacutembrica dispositivos

bull La cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico debido a la variacioacuten de transmitir potencias de diferente BS en el enlace descendente

bull Restricciones de acceso puacuteblicos o privados en los diferentes niveles que conducen a diversos niveles de interferencia

bull Las prioridades en el acceso a los canales de frecuencias diferentes y estrategias de asignacioacuten de recursos Por otra parte la introduccioacuten de agregacioacuten de portadoras la cooperacioacuten entre las estaciones de base (por ejemplo mediante el uso de la transmisioacuten multipunto coordinada (COMP)) asiacute como la comunicacioacuten directa entre los usuarios (por ejemplo la comunicacioacuten D2D) puede complicar auacuten maacutes la dinaacutemica de la interferencia Los factores anteriores se traducen en la siguiente desafiacuteos clave

Disentildear Asociacioacuten Celular Optimizado y Control de Potencia (Capc) Meacutetodos para Redes Multi-Nivel - Optimizacioacuten de las asociaciones celulares y transmitir poderes de los usuarios en el enlace ascendente o las potencias de transmisioacuten de estaciones de base en el enlace descendente son teacutecnicas claacutesicas para mejorar simultaacuteneamente el rendimiento del sistema en diversos aspectos tales como la reduccioacuten de la interferencia la maximizacioacuten de rendimiento y la reduccioacuten en el consumo de energiacutea Tiacutepicamente el primero se necesita para maximizar la eficiencia espectral mientras que se requiere esta uacuteltima para minimizar el poder (y por lo tanto minimizar la interferencia de otros enlaces) mientras se mantiene la calidad del enlace deseado Dado que no es eficiente para conectarse a una BS congestionada a pesar de su alta proporcioacuten logrado sentildeal a interferencia (SIR) la asociacioacuten de ceacutelulas tambieacuten debe tener en cuenta el estado de cada BS (carga) y el estado del canal de cada UE El aumento en el nuacutemero de estaciones de base disponibles junto con transmisiones multi-punto y agregacioacuten de portadoras proporcionar muacuteltiples grados de libertad para las estrategias de asignacioacuten de recursos y de seleccioacuten de ceacutelula Para el control de potencia thepriority de diferentes niveles tambieacuten necesita ser mantenido por la incorporacioacuten de las limitaciones de calidad de HPUEs

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente

A diferencia de enlace descendente la potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente depende de la bateriacutea independientemente de potencia del usuario del tipo de BS con la que los usuarios estaacuten conectados La energiacutea de la bateriacutea no variacutea significativamente de un usuario a otro por lo tanto no pueden existir los problemas de cobertura y el desequilibrio de carga de traacutefico en el enlace ascendente Esto conduce a asimetriacuteas considerables entre las poliacuteticas de asociacioacuten de usuario de enlace ascendente y enlace descendente En consecuencia las soluciones oacuteptimas para problemas CAPC enlace descendente pueden no ser oacuteptimas para el enlace ascendente Por tanto es necesario desarrollar marcos optimizacioacuten conjunta que pueden proporcionar casi oacuteptima si no oacuteptima soluciones tanto para el enlace ascendente y enlace descendentes

Por otra parte para hacer frente a este problema de la asimetriacutea enlace ascendente y descendente por separado soluciones oacuteptimas son tambieacuten uacutetiles en cuanto a los usuarios moacuteviles pueden conectarse con dos estaciones de base diferente para las transmisiones de enlace ascendente y descendente que se espera que sea el caso en 5G de varios niveles de redes celulares [3]

El disentildeo de meacutetodos eficientes para apoyar Asociacioacuten simultaacutenea a muacuteltiples BS - En comparacioacuten con los esquemas existentes CAPC en el que cada usuario puede asociar a una uacutenica BS conectividad simultaacutenea a varias estaciones de base que podriacutea ser posible en 5G red de varios niveles Esto mejorariacutea el rendimiento del sistema y reducir la relacioacuten de corte mediante la utilizacioacuten eficaz de los recursos disponibles en particular para los usuarios de borde de la celda Por lo tanto los esquemas CAPC existentes deberiacutean ampliarse para apoyar de manera eficiente simultaacutenea asociacioacuten de un usuario a muacuteltiples BS y determinar en queacute condiciones se asocia un UE dado al que BS en el enlace ascendente y o enlace descendente

El disentildeo de meacutetodos eficaces para la cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los muacuteltiples niveles - Cooperacioacuten y coordinacioacuten entre los diferentes niveles seraacute un requisito clave para reducir la interferencia en las redes 5G Cooperacioacuten entre la macrocelda y ceacutelulas pequentildeas fue propuesto para LTE Rel-12 en el contexto de ceacutelula suave donde se permite a los UEs tener conectividad dual conectando simultaacuteneamente a la macrocelda y la pequentildea ceacutelula para comunicaciones de enlace ascendente y de enlace descendente o viceversa [3] Como se ha mencionado antes en el contexto de asimetriacutea de potencia de transmisioacuten en el enlace ascendente y descendente un UE puede experimentar la transmisioacuten de potencia de enlace descendente maacutes alta de la macrocelda mientras que la mayor ganancia en el camino de enlace ascendente