5G mobil rendszerek architektúrája és szolgáltatásai

Az elméleti órák tematikája:

1. előadás (2 óra): Bevezetés (mobil rendszerek generációi, kontextus). Az 5G hálózatok célkitűzései. Az 5G hálózatok megjelenését kiváltó tényezők.

2. előadás (2 óra): Az 5G hálózatokkal szemben támasztott kritériumok. A kulcsparaméterek specifikálása. A specifikációk csoportosítása: a három követelményprofil (URLLC, eMBB, mMTC)

3. előadás (2 óra): Az 5G hálózatok rendszertechnikája - alapelvek (új rádió, lapos architektúra, ctrl és mgmt sík szétválasztása, SW virtualizáció). Az 5G architektúra részei.  

4. előadás (2 óra): Az LTE architekturális áttekintése. Az LTE Evolved Packet Core - áttekintő összehasonlítás: mi és miért változik az 5G-ben?

5. előadás (2 óra): A hálózatszoftverizáció kiemelt szerepe a modern infokommunikációs rendszerekben. Hálózati funkciók és virtualizáció (NFV). Szoftverizáció a transzport hálózatban: a szoftver vezérelt hálózatok (SDN) elvei. 

6. előadás (2 óra): Az 5G architektúra rádiós hozzáférési hálózata (Radio Access Network - RAN), valamint a felhő alapú RAN alternatívák. A funkcionális felbontás: fronthaul és backhaul az 5G RAN-ban. Virtualizált RAN opciók, a nyílt RAN elve (open RAN) és az O-RAN referencia architektúra.

7. előadás (2 óra): Az 5G új rádió (New Radio - NR) frekvenciasávok és alkalmazásuk. Az 5G tervezett frekvenciatartományai. A frekvenciatartományok alkalmazásainak jellemzői a nemzetközi, kereskedelmi szolgáltatások tapasztalatai alapján. Nemzeti és privát hálózati telepítési módok.

8. előadás (2 óra): Az 5G NR és a 4G együttélése a bevezetés korai szakaszában,  együttes telepítés (Non Standalone - NSA) és különálló telepítés (Standalone (SN). 5G NR bevezetési stratégiái, a nyolc 5G telepítési opció (5G Deployment Option).

9. előadás (2 óra): Az 5G maghálózat (5G Core - 5GC). Az 5GC architektúra logikai és funkcionális megközelítésben. Vezérlés és adatátvitel. Az adattárolási architektúra.

10. előadás (2 óra): Az 5GC funkcionális elemei. Szolgáltatás-alapú Architektúra (Service Based Architecture - SBA) - a hálózati funkciók.

11. előadás (2 óra): Erőforrás-vezérlés, Az SDN, NFV, VNF megoldások részletezése.

12. előadás (2 óra): Felhasználási típusokra szabott erőforrás-kezelés. A hálózatszeletelés (Network Slicing). A QoS differenciálás 5G megoldása. Az orkesztráció. Hálózatszeletek életciklus-menedzsmentje. 

13. előadás (2 óra): Az ETSI menedzsment és orkesztrációs modellje.

14. előadás (2 óra): Felhő architektúrák. A hálózat széleire kihelyezett funkciók (Mobile Edge Cloud - MEC). Telco Cloud - együttműködő felhők.

15. előadás (2 óra): Kiemelt 5G alkalmazás-példák: Vehicle-to-Everything, okos közlekedés és okos város.

16. előadás (2 óra): Kiemelt 5G alkalmazás-példák: Ipar 4.0, privát mobilhálózatok, okos mezőgazdaság.

17. előadás (2 óra): Mesterséges Intelligencia növekvő szerepe az 5G rendszerekben. MI alapú módszerek az 5G hálózat- és szolgáltatás-optimalizációban. Az 5G rendszerek felhasználói számára nyújtott MI alapú szolgáltatások áttekintése.

18. előadás (2 óra): Hálózati és szolgáltatás-minőségi mérések: eszközök és módszerek. Az 5G infrastruktúra kialakítása, fejlesztése és működtetése. DevOps a hálózat-fejlesztésben. Zero-touch provisioning, minimal-touch provisioning.

19. előadás (2 óra): Az 5G szabályozási kérdései. A frekvenciasávok allokációjának aspektusai. Nemzeti-, európai- és világszintű szabályozási keretek: kihívások és lehetőségek. Együttműködés más iparágakkal.

21. előadás (2 óra): Kitekintés: 5G képességek és jellemzők kidolgozásának fázisai, a szabványosítás szakaszai. Ami az 5G-ből kimaradt. 

22. előadás (2 óra): Az 5G kutatások és üzemeltetési tapasztalatok alapján körvonalazódó új generációs mobil rendszer, a 6G.

Az előadásokat 7 (egyenként 2 órás) gyakorlat egészíti ki az alábbi témákban:

1. Esettanulmány – Miért fontosak az 5G nyújtotta sajátosságok a különböző iparágakban, (vertikumokban)

2. Az 5GC elemeinek bemutatása egy működő 5G rendszerben

3. Virtualizáció az 5G rendszerben – NFV elvek, NFV chaining, orchestration – az 5G rendszerben egy felhasználói VNF indítása

4. QoS mérések a hálózatunkon – késleltetés és sávszélesség, mérési alapú ellenőrzése

5. Multi-access Edge Computing (MEC) – szerepe, a szolgáltatások és a hálózati erőforrás-gazdálkodás szempontjai

6. A világban telepített 5G szolgáltatások történetei alapján a gyakorlati üzemeltetés tapasztalatai, buktatói (low band, mid band és high band közti különbségek, private network előnyök-hátrányok)

7.  Demonstráció a BME-n fejlesztett 5G alkalmazásainkkal, a bemutatott szolgáltatás esetében az 5G szerepének elmagyarázása (pl. drónvezérlés, ipari robotvezérlés)