5G and Beyond 5G mobile systems - Cornerstones of 6G

Az elméleti órák tematikája:

1. előadás (2 óra): Bevezetés (mobil rendszerek generációi, kontextus). Napjaink mobil hálózatával (5G) szembeni elvárások. Az 5G hálózaton belüli fejlődés (5G Advanced) mozgatórugói.  

2. előadás (2 óra): Az 5G hálózatok kulcsparamétereinek specifikálása. A specifikációk csoportosítása: a három követelményprofil (URLLC, eMBB, mMTC). Az 5G-n túlmutató igények, elvárások - a 6G hálózatok létjogosultsága.

3. előadás (2 óra): A 6G-vel szembeni fő elvárások áttekintése (ITU IMT-2030). A 6G kulcsparaméterei, stratégiai célkitűzései (paletta diagramm).  A 6G rendszer felhasználásának célterületei és alapelvei (kerék diagramm).

4. előadás (2 óra): Az 5G hálózatok rendszertechnikája - alapelvek (új rádió, lapos architektúra, vezérlési és felhasználói sík szétválasztása, szoftvervirtualizáció). Az 5G architektúra részei. 

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 és azon túli moblihálózatok szabványosítási környezete. A szabványosítási folyamat fontosabb szereplői és általuk képviselt fontosabb érdekek. A szabványosítási menetrend, várható telepítési időtáv, az 5G és 6G közötti átmenet. 

7. előadás (2 óra): Az 5G frekvenciasávok (Low, mid, high bands), és azok jellemzői. Az 5G rádió interfész hozzáférési technológiája (OFDMA). 5G keretstruktúra, 5G numerológia elve. Többutas antenna rendszerek. 5G massive MiMo és antenna nyaláb formálás (analóg, digitális). Az 5G NR bevezetési stratégia, az együttes telepítés (Non Standalone - NSA) és különálló telepítés (Standalone - SA).

8. előadás (2 óra): Az 5G Advanced motivációi, alkalmazási területei. 5G és 5G Advanced közötti különbség. Massive MiMo optimalizálás, antenna nyaláb menedzsment, full duplex mód, uplink booster. 

9. előadás (2 óra): A várható 6G rádiós technológiák (új frekvencia tartományok, spektrum használati paradigmák, spektrum hatékonyság,  új antenna rendszerek, hullámformák, modulációk). Intelligens reflektáló felületek (RIS). Integrált érzékelés és kommunikáció (ISAC).

10. 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 (C-RAN, V-RAN), a nyílt RAN elve (Open RAN) és az O-RAN referencia architektúra. MI vezérelt RAN (AI-RAN).

11. előadás (2 óra): Az 5G maghálózat (5G Core - 5GC). Az 5GC architektúra logikai és funkcionális megközelítésben. Az 5GC funkcionális elemei. Szolgáltatás-alapú Architektúra (Service Based Architecture - SBA) - a hálózati funkciók. 

12. előadás (2 óra): Erőforrás-vezérlés. Az ETSI menedzsment és orkesztrációs modellje. Az SDN, NFV, VNF megoldások részletezése. A hálózatszeletelés (Network Slicing).  Az adattárolási architektúra.

13. előadás (2 óra): A QoS differenciálás 5G megoldásai. Felhő architektúrák és az orkesztráció. A hálózat peremére kihelyezett funkciók (Multi-access Edge Cloud - MEC). A felhő- és peremhálózatok konvergenciája a felhő konitnuum. Hálózati szolgáltatások elérése harmadik fél számára: hálózati API (CAMARA).

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

15. előadás (2 óra): Javaslatok a 6G maghálózati architektúrára. Az MI integrálása a 6G maghálózatba (AI4NET, NET4AI, AIaaS). Több-tartományos orkesztráció a 6G mobilhálózatban.

16. előadás (2 óra): A földi és műholdas hálózati rendszerek integrációja a mobilhálózatokban.  A nem-földfelszíni hálózatok (NTN, Non-Terrestrial Networks, mint műholdak, HAPS, drónok stb.) szerepe az 5G mobilhálózatban. Az NTN többrétegű architektúrája és a 6G-ben a földi rendszerekkel célul kitűzött integrációja.  

17. előadás (2 óra): Az ipari IoT eszközök integrációja a mobilhálózatokba. A  csökkentett képességű eszközök (RedCap, eRedCap, A-IoT) támogatása az 5G hálózatban és a 6G-ben várható fejlemények.

18. előadás (2 óra): A 6G kulcs felhasználási esetei (use cases). Immerzív realitás (XR, holografikus kommunikáció). A metaverzum és a digitális iker. 

19. 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. 6G felhasználási esetek tesztelése 5G infrastruktúrán.

20. előadás (2 óra): Az 5G és 6G mobilhálózatok szabályozási kérdései. A frekvenciasávok allokációjának aspektusai. Nemzeti-, európai- és világszintű szabályozási keretek: kihívások és lehetőségek. Az MI alkalmazása és az immerzív valóság integrálása miatt felmerülő szabályozási kérdések. Együttműködés más iparágakkal.

21. előadás (2 óra): Aktuális mobil-távközlés piaci helyzetkép. Kitekintés, a várható társadalmi-gazdasági hatások. Az üzemeltetési gyakorlatból származó tapasztalatok.

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

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

2. Virtualizáció az 5G rendszerben – NFV elvek, network slicing, orchestration – az 5G rendszerben egy felhasználói VNF indítása.

3. Esettanulmány – Miért fontosak az 5G Advanced nyújtotta új képességek a különböző iparágakban, (vertikumokban). Milyen új képességek (network features) hiányoznak az 5G Advanced hálózatban, amelyek szükségesek a 6G kulcs-szolgáltatások nyújtásához?

4. Esettanulmány – Virtualizáció a rádiós hozzáférési hálózatban: milyen előnyökkel jár az Open-RAN és AI-RAN elveinek megvalósítása egy hálózat üzemeltető szempontjából.

5. QoS mérések a hálózatunkon – késleltetés és sávszélesség, mérés alapú ellenőrzése. Egy 5G hálózatba telepített 6G kulcs-szolgáltatás minőségi paramétereinek értékelése, a hiányzó képességek (capability gap) elemzése.

6. Mesterséges Intelligencia (MI) alapú szolgátltatások a mobil felhő kontínuumban.  Az MI szerepe a szolgáltatások és a hálózati erőforrás-gazdálkodás optimalizálásában.

7.  Demonstráció a BME-n fejlesztett 5G és 6G alkalmazásainkkal, a bemutatott szolgáltatás esetében az 5G szerepének elmagyarázása (pl. drónvezérlés, ipari robotvezérlés)