Systém pozemní komunikace páté generace: 5G

Transkript

1 Systém pozemní komunikace páté generace: 5G Doc. Ing. Václav Žalud, CSc Katedra radioelektroniky FEL ČVUT v Praze Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

2 Vývoj evropských buňkových standardů GSM (2G: 1990) UMTS/HSPA (3G: 2000) LTE/WiMAX (4G: 2010) DL: 1894,4 kbit/s; UL: 947,2 kbit/s (64QAM, MSRD, MCDL, MS typ

3 Vývoj systémů veřejné pozemní komunikace

4 generace: přístup: standardy: předcelulární generace Vývoj systémů veřejné pozemní komunikace 1G (1980) FDMA NMT, AMPS... rozprostření spektra ve vysílači vstupní data rozprostírací kód rozprostřený signál (data x kód) čip bit 2G (1990) TDMA GSM, IS signál CDMA rozprostřený signál (data x kód) rozprostírací kód výstupní data 3G (2000) CDMA UMTS/HSPA... zúžení spektra v přijímači pouze řeč řeč, řeč + SMS rychlá data+ analog. systém (data) (paket. data) video + řeč 4G (2010) OFDM LTE/LTE-A data mod 2 vstup 2020 kód PN nosná cos t 5G (2020) zatím neurčen BPSK rozprostřený signál rádiový kanál BPSK nosná cos t monitoring M2M rychlost: 10 bit/s/5 let velmi rychlá data, multimédia radiokomunikace rychlost > 10 Gbit/s mod 2 data vstup kód PN voice centric data centric dálkové řízení RC odezva: <1 ms signál GSM vývoj GSM (GMSK/CS) GPRS (CS a PS) EDGE (GMSK a 8PSK); přístup TDMA/FDMA: 8 časových slotů v rámci TDMA (4,615 ms); ochrana přenosu: kódování FEC/ ekvalizace/časové prokládání; GSM využívá pouze frekvenční duplex FDD f = 45 MHz); šířka pásma na 1 rádiový kanál = 200 khz; další vývoj E EDGE (..32QAM?) signál LTE vývoj Rel ; přístup OFDM, kde alokované pásmo obsahuje síť ortogonálních subunosných vln ( f = 15 khz) ve frekvenční oblastí a tomu odpovídající sekvenci OFDM symbolů (T u = 1/ = 66,66 s) v časové oblasti; šíře pásma 1,4; 3; 5; 10; 15; 20 MHz, možnost agregace až 5x20=100 MHz; rozvinutá technika MIMO; spojitý hovor ortogonální kanály OFDM kanály FDM frekvence f 1 kanál = 200 khz modulace GMSK f b tot = 270,8 kbit/s 8 x 0,577 = 4,615 ms slot = 0,577 ms rámec TDMA čast[ms] frekvence

5 METIS: globální projekt vývoje systému 5G (EU&China) (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society)

6 Vedoucí osobnosti vývoje systému 5G John Thompson: Univ. of Edinburgh Xiaohu Ge: Huazong University, China Hsio-Chun Wu: Kun University,Taiwan Ralf Irmer: TU Dresden, Vodafone UK Hong Jiang: Jiatong Univ. China, Alcatel Theodor Rappaport Theodor Rappaport: Professor of Electr. and. Comp. Eng. NY Gerhart Fettweis: TH Aachen, Vodafon TU Siavash Alamouti: Un. Brit Columbia... Wonil Roh: vice president Adv. Com., Samsung Electr., Korea IEEE Commun. Mag., Febr/May 2014

7 Buňkové struktury a jejich vývoj Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

8 Buňkové struktury s různým činitelem opakování RF výkon výkon výkon

9 Architektura systémů GSM/UMTS a LTE/SAE vertical architecture horizontal architecture sítě mimo 3GPP (WiMAX, WiFi...) S2a/b/c Internet, další služby na bázi IP... SGi starší sítě 3G: 3GPP/3GPP2 Gr SGSN MME HLR MME PCRF MME S4 S3 S7 S6 SAE ~ EPC (AGW) kontrolní rovina (CP) k jiným MME (CP) S10 MME S11 uživatelská rovina (UP) SAE GW (UP) P-GW S5 S-GW Abis Gb BSC MME BTS MME Iu-C Iu-U RNC MME Iub NodeB MME rozhraní: uživatelské U (UP) kontrolní C (CP) LTE ~ E-UTRAN S1-C enb S1-C S1-U X2-U X2-C enb S1-U GSM/GPRS UMTS/HSPA LTE/SAE ~ EPS mobilní stanice UE (User Equipment) Um Uu MS UE (PDA) UE (PC) enb: Evolved NodeB; MME:Mobility Management Entity; S-GW: Serving Gateway; P-GW: Packet Data Serving Gateway; SAE: System Architecture Evolution; EPC: Evolved Packet Core; AGW: Access GateWay; EPS: Evolved Packet System; E-UTRAN: Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network

10 Vývoj buňkových koncepcí od homogenních k heterogenním Homogenní buňková síť jen zhruba stejné velké buňky rádiová přístupová síť RAN síť backhaul jádro sítě externí sítě RRH RFU RFU RFU koax. až 30 m RRH MS BBU okolní buňky s odlišnými kanály RRH deštníková makrobuňka RRH RRH RRH RRH RRH mobilní backhaul okolní buňky RFU: Radio Frequency Unit BBU: Base Band Unit MS: Mobile Station mobile fronthaul DROF resp. CPRI RRH BBU BBU BBU jádro mob. sítě CN: mobilní ústředna, výstupní brána... dedikovaný duplexní spoj (rádiový, metalický) o délce řádu km i více Heterogenní buňková síť velké i malé buňky, reléové uzly, D2D... optické spoje centrální kabinet BBU central office (CO) virtual BBU pool X2 X2 CO vzdálené datové centrum (cloud computing) mobile backhaul CO CO požadavky na kapacitu jiné mobilní sítě vnitřky budov rozložení provozu S1 veřejná telefonní síť PSTN města rovnoměrné pokrytí v homogenní síti předměstí různá prostředí jádro sítě CN pokrytí v síti heterogenní RRH: Remote Radio Head BBU: Base Band Unit CO: Central Office (pool) CN: Core Network DROF: Digital Radio over Fiber CPRI: Common Public Radio Interface venkov

11 Standard LTE/LTE-A/LTE-B Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

12 Ortogonální frekvenční multiplex OFDM (jako základ mnohonásobného přístupu OFDMA/FDMA)

13 Přehled základních vlastností standardu LTE (Rel8) 68

14 Hlavní rysy standardů LTE-A a LTE-B Vydání 3GPP termín základní charakteristiky Rel Q1 počátek LTE-A splnění požadavků IMT Advanced 4G: agregace dílčích pásem (B RF >20 MHz), reléování pro RAN, ale i pro backhauling; zlepšené techniky MIMO s rozšířenou a flexibilnější strukturou referenčních signálů RS LTE- A Rel Q4 propojení služeb na bázi pokročilé verze IP; nástup koordinovaného mnohabodového vysílání a příjmu CoMP; podpora heterogenních sítí; nástup pokročilých typů; přijímačů v UE a vícestandardních stanic enb LTE- B Rel Q2 budování zdokonalených heterogenních sítí; další vylepšování anténních technik (zavádění aktivních anténních polí AA a vertikální formování svazků); další vylepšování metod koordinovaného mnohabodového vysílání a příjmu CoMP; zvyšování energetické účinnosti provozu základnových stanic; nástup komunikace strojového typu M2M a přímá komunikace D2D; nové aplikace: MBMS, IMT: International Mobile Telecommunications IP: Internet Protokol; CoMP: Coordinated Multipoint; AA: Antenna Array; M2M: Machine to Machine; D2D: Device to Device; MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Service

15 Nové metody modulace a multiplexu beyond OFDM Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

16 Nedostatky multiplexu OFDM Nedostatky multiplexu OFDM, OFDM, založeném na na ortogonalitě subnosných vln vln Velký poměr poměr špičkové špičkové ku střední ku střední hodnotě hodnotě PAPR PAPR (Peak to (Peak Average to Average Power Ratio), Power kladoucí Ratio), nadměrné kladoucí nároky nadměrné koncové nároky zesilovače na koncové ve vysílačích zesilovače ve vysílačích Velká citlivost na na frekvenční/fázový ofset ofset subnosných subnosných vlivem Dopplerova vlivem Dopplerova jevu ap. jevu ap. Silné postranní laloky laloky vně vně užitečného užitečného spektra spektra OFDM, OFDM, ztěžující ztěžující využití bílých využití děr bílých děr Snižování energetické i spektrální i spektrální účinnosti účinnosti zavedením zavedením cyklického cyklického prefixu CPprefixu CP Obtížné Obtížné snižování snižování latence latence přenosu, přenosu, vyžadující vyžadující krátké krátké vysílací vysílací časové intervaly časové TTI intervaly TTI (Transmission Time Intervals), u OFDM nesnadno dosažitelné (Transmission Time Intervals), u OFDM nesnadno dosažitelné Problémy spojené s přenosem nadměrné signalizace při nepravidelném přenosu krátkých sdělení Problémy v M2M, spojené jež pak s může přenosem snadno nadměrné přesáhnout signalizace objem přenášených nepravidelný dat přenos krátkých Závěr: sdělení v M2M, jež pak může snadno přesáhnout objem přenášených dat Klasický Závěr: klasický ortogonální ortogonální frekvenční frekvenční multiplex OFDM, multiplex úspěšný OFDM, v systémech úspěšný 4G, v není systémech pro systémy 4G, není 5G s pro rozšířenými systémy aplikacemi 5G s rozšířenými (M2M, RC...) aplikacemi optimální. (M2M, Nové techniky, RC...) optimální. jež nahrazují OFDM, Nové techniky, užívají z důvodů nahrazující imunity OFDM, vůči mnohocestnému užívají z důvodů šíření imunity většinou vůči mnohocestnému rovněž přenos s mnoha šíření většinou subnosnými rovněž vlnami přenos (multitone). s mnoha Avšak subnosnými tyto nové formáty vlnami opustily (multitone). náročné Avšak principy tyto nové ortogonality formáty subnosných opouštějí náročné vln a pevné principy synchronizace. ortogonality subnosných a striktní Naopak však zavádějí do přenosu multicarrier frekvenční filtraci a další úpravy. Vznikající synchronizace. Naopak však zavádějí do přenosu multicarrier frekvenční filtraci a interference lze redukovat úpravami přenosového formátu a také strukturou transceiveru 5G. Kandidátskými další úpravy. novými Vznikající variantami interference přenosu lze jsou: redukovat úpravami přenosového formátu a také Systém strukturou s mnoha transceiveru nosnými a bankou 5G. Kandidátskými filtrů FBMC (Filter-Bank novými variantami based Multi-Carrier) přenosu jsou: Biortogonální Systém s mnoha multiplex nosnými BFDM a bankou (Biorthogonal filtrů FBMC Frequency (Filter-Bank Division based Multiplexing) Multi-Carrier) Univ. Biortogonální filtrovaný multiplex systém s mnoha BFDM nosnými (Biorthogonal UFMC Frequency (Universal Filtered Division Multi-Carrier) Multiplexing) Generalizovaný Univ. filtrovaný frekvenční systém s mnoha multiplex nosnými GFDM (Gen. UFMC Freq. (Universal Division Filtered Multiplexing). Multi-Carrier) NCP Generalizovaný SC (Null Cyclic frekvenční Prefix Single multiplex Carrier), GFDM vhodný (Gen. pro Freq. oblast Division mm vlnmultiplexing)

17 Generalizovaný multiplex GFDM-kandidátský formát pro 5G

18 Přenosový formát pro milimetrové vlny NCP SC null cyclic prefix single carrier Milimetrové vlny (30 až 300 GHz) mají specifické vlastnosti, odlišné od mikrovln (3 až 30 GHz): kanál šíření má velký útlum (~ f 2 ), intenzívní odraz, dobrý rozptyl, slabý ohyb a velký Dopplerův posuv (f d = vf/c 0 ) malá doba koherence T c 1/ f d. Celkový útlum rádiového kanálu (včetně antén) lze zmenšit použitím směrových antén s vysokým ziskem. Dostupná šířka pásma v mm oblasti je však extrémně velká, což umožní zjednodušit rádiové rozhraní. Multiplex OFDM není pro mmw v prostředí malých buněk vhodný (velký PAPR...). Malé buňky s krátkou dobou šíření však umožňují aplikaci časového multiplexu (TDMA), u něhož je snazší určování informace CSI, vytváření bloků s velmi malou délkou apod. Při použití TDMA se v anténním poli v libovolném čase formuje jen jediný svazek, což systém BF značně zjednoduší (vystačí se zde s jediným náročným převodníkem A/D a D/A). Koncepce cyklického prefixu se zachová v podobě nulového prefixu. Takto se vytvoří zcela nový perspektivní systém s jedinou nosnou a nulovým cyklickým prefixem NCP-SC (null cyclic prefix single carrier). U něho je na konec každého datového bloku zařazena skupina nulových symbolů, která současně působí jako cyklický prefix pro následující datový blok (obr. a). Takto vytvořený systém má oproti OFDM následující přednosti: díky použití jediné nosné SC vede k nízkému poměru PAPR, postranní laloky spektra jsou výrazně potlačeny (obr. b). Při aplikaci mmw vzniká nebezpečí častého blokování, kterému se čelí prostorovou diverzitou více přístupových bodů AP, s více miniaturními anténními polí v terminálu UT a duální konektivitou mezi AP a makrobuňkami Ghosh, A.: Millimetre-wave ela IEEE Jour. Selected Area in Com., June 2014

19 Síťové kódování Rádiové kanály jsou v pozemní komunikaci postihovány řadou nepříznivých vlivů. I když klasické zdrojové a kanálové kódování vliv těchto negativních činitelů potlačuje, je v oblasti vylepšování kvality a ochrany přenosu ještě volný prostor pro další pokrok, a to zejména při dnes již převládajícím paketovém přenosu. Síťové kódování (network coding) je jednou z perspektivních metod, jež v radiokomunikačních sítích podstatně vylepšují propustnost, spolehlivost a kvalitu služeb (QoS), ale i další faktory. Jak již naznačuje název, operaci síťového kódování může v dané síti implementovat její libovolný mezilehlý uzel, na rozdíl od klasických kódů (typu end-to-end), u nichž má kodér i dekodér v síťové architektuře svoji pevně stanovenou pozici. Příslušné operace spočívají v kódování a dekódování v obvyklém smyslu, avšak navíc k nim přibývá tzv. rekódování (recoding), které je možné realizovat přímo na již zakódovaných paketech. Síťové kódování lze také považovat za určité zobecnění konvenčních metod směrování (routing) v telekomunikačních sítích. Síťové kódování přináší tři hlavní atributy. Prvním je zvýšení propustnosti. Druhým, projevujícím se zejména v multikastových rádiových sítích, je zmenšení energie potřebné k přenosu paketů a tedy zvýšení energetické účinnosti systému. Třetím přínosem je minimalizace zpoždění přenosu paketů, jíž je dosahováno zmenšením počtu skoků potřebných k přenosu paketů v multikastové síti (připomeňme, že směrováním se rozumí technika, která v telekomunikačních systémech určuje cestu, umožňující doručení určitého sdělení od jeho zdroje k místu určení). Síťové kódování je velmi účinné zejména v radiokomunikačních systémech s mnoha mobilními terminály, které realizují mnohaskokovou komunikaci (multiple hops). Do této kategórie náleží např. perspektivní inteligentní radiokomunikační systémy D2D s mobilní síťovinovou (mesh) strukturou, zmíněné dále.

20 Doc. Ing. Václav Žalud, CSc Systémy s více anténami MAS

21 Přehled systémů s více anténami MAS (Multiple Antenna Systems) SU-MIMO: Single Use - MIMO DAS: Distributed Antenna System Rx Rx C MIMO = min ( M T; M R ) CSISO 1998 RAU + BBU RAU MT 1989 MU-MIMO: Multi User - MIMO Rx Rx Rx masívní MIMO: Very Large MIMO B S více UT UT UT UT 2010 T 1 T 2 LOS MIMO: Line of Sight MIMO D d d d 12 R 1 r R 2 d neřízené anténní pole BF: Beam Forming destruktivní interference UE 2 UE1 1990

22 Systémy s milimetrovými vlnami mmw Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

23 Útlum rádiových kanálů v oblasti milimetrových vln T. Rappaport: Millimetre wave are very appropriate for next generation, W-LAN/5G V ideálním kanálu LOS útlum mmw roste s kvadrátem frekvence f a kvadrátem vzdálenosti d Nárust útlumu s f lze kompenzovat užitím antén s velkou směrovostí a tedy i velkým ziskem V mmw oblasti lze - vzhledem k velmi velmi malým rozměrům snadno implementovat antény s velkým ziskem, resp. směrovostí, a také velká anténní pole s řízenými svazky (VL MIMO) V reálném pozemském kanálu vlivem ztrát šířením (path loss) a zastínění (shadowing) roste útlum s mocninou vzdálenosti d γ ; přitom koeficient ztrát šířením γ = 2 7 nezávisí na frekvenci Trasy NLOS mají intenzívní odraz a rozptyl, ohyb je slabý; útlum pevných překážek je velký Pokrytí uvnitř budov (indoor) je nutné řešit pomoci mikrobuněk, distribuovaných antén DAS, mnohaskokových reléových spojů (uzly RN) ap. Přesto zde nelze odstranit výpadky spojení V mmw systémech nelze odstranit malé procento výpadků (outage) spojení, vyvolaných zastíněním terminálu UT blízkými osobami ap; problém řeší užití více anténních polí v jediném UT Parametry šíření mmw neumožňuje spolehlivé, robustní celoplošné pokrytí velkých lokalit; komplexní pokrytí mohou zajistit jen heterogenní sítě 5G, sdružující makro a mikro buňky

24 Útlum rádiových kanálů v oblasti milimetrových vln 1 f 2 f 2 P r P t P P r t = G G = G = t 4 r λ π 2 2 λ 4πd d 4πA λ eff 2 = = 4π c0 4πdf f c Prostředí rozsah γ městské makrobuňky 3,7 6,5 městské mikrobuňky 2,7 3,5 úřady (různá patra) 2,0 6,0 obchodní domy 1,8 2,2 průmyslové podniky 1,6 3,3 byty 2,5 3,5 otevřená krajina s LOS 2,0 2,5

25 Útlum rádiových kanálů vlivem deště a atmosférické absorbce

26 Experimentální ověřování mechanizmů šíření v mm oblasti

27 Kooperativní rádiová komunikace v systému 5G Doc. Ing. Václav Žalud, CSc

28 Klasická a kooperativní radioreléová technika v mobilních sítích Reléové uzly RN zlepšují pokrytí v zastíněných a dalších kritických oblastech. Zvětšují hustotu infrastruktury celého systému, což vede ke zkracování průměrných vzdáleností přijímač-vysílač a tedy i ke zvyšování poměrů SINR. To se pak projeví ve zvýšené spolehlivosti spojení, ve značném zvětšení kapacity sítě a také v poklesu energetické spotřeby v UT Dva partnerské uživatelské terminály UT1 a UT2 vysílají svá vlastní data přímo ke společné základnové stanici BS. Každý z nich je však schopen také přijímat signály druhého terminálu a ty předávat, spolu se svými vlastními daty, ke stanici BS. Jsou-li oba terminály dostatečně od sebe vzdálené, potom oba kanály vytvářené určitým terminálem, tedy kanál přímý i předávaný, jsou statisticky nezávislé. Avšak mají-li být příjímány jedinou přijímací anténou, musí být ortogonální, což lze zajistit vhodným prostorově časovým kódem apod. Takto vytvořená umělá vysílací diverzita zdokonaluje pokrytí, spolehlivost přenosu, imunitu vůči únikům a zvyšuje kapacitu.

29 Mobilní radioreléové uzly v systému 5G Mobilní radioreléový uzel v autobusu, využívající techniku přijímací diverzity Mobilní radioreléový uzel v rychlovlaku využívající techniku přijímací diverzity mobilní reléový uzel s měkkým předáváním Systém 5G by měl zajistit dostupnost nabízených služeb také velmi rychle se pohybujícím uživatelům. V prostředcích hromadné dopravy (autobusy, rychlovlaky apod) budou řešit tento problém mobilní reléové uzly MRN (Mobile Relay Nodes), jež v nich budou fixně zabudovány (on-board). Mobilní uživatelé potom budou komunikovat s vnějším světem jen prostřednictvím těchto uzlů, což jim přinese některé základní výhody. Především jim umožní - díky jejich téměř fixní pozici vůči uzlu MRN a krátkému lokálnímu kanálu - kvalitní komunikaci, a to i při velmi malém výkonu jejich vysílačů. Zásadní význam má potom zjednodušené předávání (handover), které zde totiž realizuje pro celou skupinu uživatelů pouze náležitě dimenzovaný uzel MRN (s velkým vysílacím výkonem, technologií MIMO apod), komunikující se stanicí DBS aktuální makrobuňky, v níž se právě nachází. Tím se odstraní nebezpečí zahlcení sítě velkým objemem signalizace, k němuž by docházelo při současně probíhajícím předávání všemi pohybujícími se uživateli. Mobilní uzel, nebo skupina uzlů může vytvářet mobilní síť, která komunikuje s jinými fixními, nebo mobilními uzly uvnitř své mobilní entity, anebo i s jinými externími sítěmi.

30 Koordinované mnohabodové vysílání a příjem CoMP(DL) koordinované rozvrhování a formování svazku CS/CB (coordinat. scheduling and coordinated beamforming dynamická rychlá selekce buňky DCS (taktéž DPS) (dynamic cell selection / dynamic point selection) společné vysílání JT ze dvou sousedících buněk (joint transmission either) coherent nor noncoher.) Tao, X.: An Overview of Coop. Com. IEEE Com. Mag., June 2012, s. 65 Díky vhodnému centrálnímu rozvrhování může každý vysílací bod TP tvarovat svůj vyzařovací diagram tak, aby jeho maximum směřovalo pouze k jeho terminálu UT; ve směru druhého terminálu má diagram nulu, takže interference jsou zde potlačeny. pro daný terminál mají oba body TP jeho data. Tato data však vysílá vždy jen jediný z nich, a to ten jehož rádiový kanál má momentálně lepší parametry. Přepínání mezi body TP probíhá relativně velmi rychle (v intervalech řádu milisekund). stejná data se vysílají z více bodů TP současně k jedinému uživatelskému terminálu UT, kde se koherentně, nebo nekoherentně kombinují.

31 Věrný plně duplexní provoz vjediném pásmu

32 Moderní koncepce sítě 5G Koncepce budoucí sítě 5G, ve které se uplatňují hlavní technologie, popisované v předchozích odstavcích. Základem jsou základnové stanice BS dvou makrobuněk. Nachází se zde také základnová stanice využívající techniku masívní MIMO, je zde uplatněna pokročilá meziuzlová koordinace CoMP a strojová komunikace M2M s extrémně vysokým počtem uzlů (MMC tj. massive machine communications). Densifikaci sítě podporuje velký počet malých buněk s progresívním síťovým kódováním a s jedno i víceskokovou reléovou komunikací, jakož i komunikací D2D. Mobilním uživatelům budou zajišťovat i při vysokých rychlostech vysokou kvalitu služeb QoS mobilní radioreléové uzly MRN.

33 Typický uživatelský terminál pro systém 5G Uživatelský terminál UT pro systém 5G by měl zvládat následující požadavky: zcela nové technologie rádiového přístupu 5G RAT, ale také starší dědické technologie všech tříd: UMTS/HSPA, WiFi, Bluetooth, LTE-A/LTE-B; podpora navigačních systémů GPS, GLONASS, Galileo aj. podpora multianténních technik MAS: SU-MIMO, MU-MIMO, masivní MIMO, DAS, LOS MIMO.. podpora všech aktuálních frekv. pásem (41 pásem pro LTE/FDD/TDD/CA2/CA3; milimetrová pásma..) podpora pokročilého managementu interferencí AIM, s aktivní účastí UT široká paleta terminálů UT jak pro komunikaci H2H (oblekové, kapesní...tablety...), tak M2M a D2D

34 Moderní koncepce sítě 5G Společný management a transport flexibilní rozvinutí síťových funkcí společné funkcionality jádra sítě 5G optimalizace služeb využití virtualizace síťových funkcí NFV využití softwarově defin. sítí SDN nové přístupové sítě 5G mmw síť 5G nová síť 5G: UFMC.. 3 GHz 10 GHz 30 GHz 100 GHz sítě se současnou technologií RAT fixní přístup metal./optický Rádiová přístupová síť RAN 5G bude směsicí síťových vrstev různých dimenzí, různých vysílacích výkonů, technik spojů ve fixní infrastruktuře, rozličných technologií rádio- vého přístupu RAT atd. Základní přístup do systému bude zajišťovat nová rádiová přístupová síť RAN, alespoň částečně slučitelná se sítí LTE/LTE-A. Přístup by však měl být umožněn i starším technikám RAT (legacy RAT), zahrnujícím buňkové standardy GSM (2G), UMTS/HSPA (3G), lokální rádiové sítě WiFi, metropolitní sítě WiMAX atd. Nezbytný ovšem bude i přístup do tradičních fixních sítí. Jádro sítě 5G bude podporovat optimalizaci dosavadních služeb, jako je distribuce televizních programů a dalších audio/video kontentů (MBMS) a rychlých dat. Dále musí umožnit flexibilní rozvinování nových síťových funkcí, k nimž patří například pokročilá strojová komunikace MMC a přímá komunikace D2D, komunikace s vysokým stupněm zabezpečení, aplikace jenž vyžadují extrémně nízkou latenci přenosu apod. Jádro sítě 5G také musí efektivně zužitkovat probíhající evoluci v softwarově definovaných sítích SDN.