5G është gjenerata e pestë dhe aktuale e teknologjisë së rrjetit celular dhe pasardhësi i 4G. Në përdorimin e zakonshëm komercial, termi i referohet kryesisht rrjeteve mobile të bazuara në sistemin 5G të Projektit të Partneritetit të Gjeneratës së 3-të (3GPP) dhe ndërfaqes ajrore të tij të Radios së Re (NR), të cilat u specifikuan për herë të parë në 3GPP Release 15. 5G u zhvillua për të përmbushur kornizën IMT-2020 të Unionit Ndërkombëtar të Telekomunikacionit për sistemet mobile të gjeneratës së pestë. Vendosjet komerciale në shkallë të gjerë filluan në vitin 2019, duke përfshirë edhe shpërndarjen kombëtare të 5G të Koresë së Jugut. Rrjetet 5G mund të vendosen në modalitet jo të pavarur, duke përdorur infrastrukturën ekzistuese të rrjetit bazë LTE, ose në modalitet të pavarur me një Bërthamë 5G të dedikuar.
Ashtu si sistemet e mëparshme celulare, rrjetet 5G i ndajnë zonat e shërbimit në zona më të vogla të quajtura qeliza, të cilat shërbehen nga vende fikse celulare. Pajisjet e pajtueshme lidhen me radio me stacionet bazë lokale, të cilat janë të lidhura me rrjetin kryesor të një operatori dhe me rrjete të jashtme si interneti nëpërmjet lidhjeve backhaul. 5G mund të vendoset duke përdorur spektrin e radios me bandë të ulët, të mesme dhe të lartë, me mbulim dhe performancë që varen shumë nga frekuencat e përdorura, dizajni i rrjetit, mbingarkesa dhe aftësitë e pajisjes.
Krahasuar me 4G, 5G është projektuar për të ofruar shpejtësi më të larta të dhënash, kapacitet më të madh të rrjetit, vonesë më të ulët, mbështetje të përmirësuar për vendosjen e dendur të pajisjeve dhe menaxhim më fleksibël të rrjetit. Për vlerësimin e ndërfaqes radio IMT-2020, ITU specifikoi kërkesat maksimale të shpejtësisë së të dhënave prej 20 Gbit/s në ulje dhe 10 Gbit/s në ngritje në kushte ideale, si dhe objektivat e vonesës dhe dendësisë së lidhjes për internet të përmirësuar me brez të gjerë celular, komunikime ultra të besueshme me vonesë të ulët dhe komunikime masive të tipit makinë. Shpejtësitë aktuale të përdoruesve janë zakonisht shumë më të ulëta se vlerat maksimale dhe ndryshojnë në varësi të operatorit, vendndodhjes, brezit të spektrit, cilësisë së sinjalit dhe ngarkesës së rrjetit.
5G përdoret për internetin mobil me brez të gjerë, aksesin fiks pa tel, rrjetet private dhe industriale, si dhe komunikimet e tipit makinë. Standardet e tij mbështesin veçori të tilla si ndarja e rrjetit, informatika në skaje, rrjetet jo-publike dhe shërbimet ultra të besueshme me vonesë të ulët, megjithëse këto aftësi nuk janë të pranishme në çdo vendosje. Vendosja e 5G ka kërkuar ndarje të reja të spektrit dhe përmirësime në aksesin radio, transportin dhe infrastrukturën e rrjetit kryesor. Gjithashtu ka ngritur çështje që përfshijnë koston e vendosjes, përdorimin e energjisë, sigurinë e shitësve dhe pretendimet publike në lidhje me efektet shëndetësore të frekuencave radio. 5G po vendoset së bashku me rrjetet 4G dhe pritet të bashkëjetojë me to për shumë vite.
Histori
Hulumtime të hershme (2008–2012)
Në vitin 2008, NASA dhe Korporata e Inteligjencës Makinë-me-Makinë (M2Mi) kryen studime të komunikimit nanosatelit që ndikuan në konceptet e hershme të rrjetit të gjeneratës së ardhshme.
Në vitin 2012, Universiteti i Nju Jorkut themeloi NYU Wireless, një qendër kërkimore e fokusuar në komunikimin me valë milimetrike. Po atë vit, Universiteti i Surrey themeloi Qendrën e Inovacionit 5G, të financuar me 35 milionë £ nga partnerë publikë dhe të industrisë, përfshirë Huawei dhe Samsung. Gjithashtu në vitin 2012, Bashkimi Evropian lançoi projektin "Mundësuesit e Komunikimeve Mobile dhe Wireless për Shoqërinë e Informacionit Twenty-Twenty" (METIS) për të përafruar kërkimin e rrjeteve në zhvillim me standardizimin ndërkombëtar.
Standardizimi dhe provat e hershme (2013–2018)
Në vitin 2013, Grupi Punues ITU-R 5D filloi studimet mbi IMT-2020, i cili më vonë u formalizua si standardi 5G.
Gjatë së njëjtës periudhë, firma të mëdha si Samsung Electronics, NTT Docomo dhe Huawei kryen prova të hershme. Samsung testoi një prototip që arrinte më shumë se 1 Gbit/s në 2 km duke përdorur antena 8 × 8 MIMO. NTT Docomo mori një çmim qeveritar në CEATEC për zhvillimin e rrjetit me shpejtësi të lartë, ndërsa Huawei njoftoi një program prej 600 milionë dollarësh amerikanë për të avancuar teknologjinë e rrjetit celular.
Shpërndarja komerciale (2019–2021)
Më 3 prill 2019, Koreja e Jugut lançoi rrjetin e saj kombëtar, vendosja e parë e plotë komerciale. Disa orë më vonë, Verizon filloi shërbim të kufizuar në qytete të zgjedhura të SHBA-së. Në qershor 2019, Globe Telecom prezantoi rrjetin e parë të gjeneratës së ardhshme në Filipine dhe në dhjetor 2019, AT&T lançoi një shërbim për konsumatorët në Shtetet e Bashkuara që u zgjerua në të gjithë vendin gjatë vitit 2020.
Zbatimi komercial i 5G u zgjerua me shpejtësi gjatë vitit 2020. Përtej rrjeteve publike mobile, ai u përvetësua edhe në sistemet private industriale dhe të ndërmarrjeve, duke përfshirë operimin në spektrin e palicencuar (NR-U) dhe rrjetet jopublike të licencuara (NPN). Rrjetet private 5G u bënë të rëndësishme për automatizimin e Industrisë 4.0 dhe prodhimin inteligjent. Zbatimet e hershme përdorën modalitetin jo-të pavarur (NSA) - me bërthama 4G - përpara se rrjetet të kalonin në modalitetin e pavarur (SA) me bërthama të dedikuara 5G.
Koreja e Jugut në vitin 2019 lançoi pajisje të përdorura nga Samsung, Ericsson dhe Nokia; LG U Plus gjithashtu përdori pajisje Huawei.
Samsung furnizoi shumicën e afërsisht 86,000 vendeve, ndërsa SK Telecom, KT Corporation dhe LG U Plus përqendruan mbulimin në qytetet kryesore duke përdorur bandën 3.5 GHz nën operacionin e NSA-së. Shpejtësitë e raportuara të shkarkimit ishin mesatarisht 200-400 Mbit/s, dhe abonimet u rritën nga rreth 260,000 në 4.7 milionë gjatë vitit 2019.
Pas këtyre implementimeve të hershme, T-Mobile US lançoi rrjetin e parë të pavarur mbarëkombëtar në vitin 2020. Në Shtetet e Bashkuara, bashkimi i T-Mobile me Sprint u mbyll më 1 prill 2020, pas miratimit nga Departamenti i Drejtësisë me kusht që kompania e kombinuar të ndihmonte Dish të ndërtonte një rrjet të katërt pa tel mbarëkombëtar dhe që T-Mobile të ngrinte çmimet për tre vjet. Bashkimi i dha T-Mobile kontrollin e zotërimeve të spektrit 2.5 GHz të Sprint, i cili u bë themeli i zgjerimit të saj të mëvonshëm 5G në brezin e mesëm. Ericsson parashikoi që deri në mesin e viteve 2020, rrjetet 5G do të arrinin rreth 65 përqind të popullsisë globale.
Furnizuesit kryesorë të radios 5G dhe sistemeve bazë përfshinin Altiostar, Cisco Systems, Datang Telecom/Fiberhome, Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm, Samsung dhe ZTE. Huawei vlerësohej se do të mbante rreth 70 përqind të stacioneve bazë 5G globale deri në vitin 2023.
Zhvillimet e fundit (2022–deri më sot)
Deri në vitin 2022, shpejtësitë e rrjetit në shumë rajone ishin stabilizuar dhe operatorët filluan të testonin përmirësimet 5.5G për të përmirësuar kapacitetin dhe vonesën. Deri në fillim të viteve 2020, rrjetet komerciale 5G në shkallë të gjerë ishin aktive në shumicën e tregjeve të zhvilluara dhe përhapja në rajonet në zhvillim po përshpejtohej ende.
Teknologjitë
Qeliza të vogla
Qelizat e vogla janë nyje radio me fuqi të ulët që zgjerojnë kapacitetin e rrjetit në zona të dendura ose të mbyllura. Ato veprojnë në distanca të shkurtra, zakonisht nga disa dhjetëra deri në disa qindra metra, dhe përdoren për të ruajtur mbulimin për sinjalet mmWave.
MIMO masive
Sistemet masive me hyrje dhe dalje të shumëfishta (MIMO) përdorin vargje të mëdha antenash për të rritur kapacitetin dhe efikasitetin spektral. Ato zgjerojnë MIMO-n konvencionale duke i shërbyer shumë përdoruesve njëkohësisht dhe duke i drejtuar sinjalet drejt tyre për të zvogëluar ndërhyrjet.
Formimi i rrezeve
Formimi i rrezes drejton energjinë e radios drejt përdoruesve specifikë. Në formimin analog të rrezes, daljet e antenave kombinohen për të përqendruar fuqinë e sinjalit në një drejtim. Formimi dixhital i rrezes transmeton rrjedha të dhënash nëpër shtresa të shumëfishta për të përmirësuar forcën dhe besueshmërinë e sinjalit.
Qasje e shumëfishtë jo-ortogonale (NOMA)
Qasja e shumëfishtë jo-ortogonale u cakton nivele të ndryshme të fuqisë përdoruesve që ndajnë të njëjtat burime frekuence për të përmirësuar efikasitetin spektral.
Kodimi i kanalit
5G NR përdor kode polare për kanalet e kontrollit dhe kode kontrolli të paritetit me dendësi të ulët (LDPC) për kanalet e të dhënave, duke zëvendësuar kodet turbo të përdorura në 4G.
