Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
5G mobil rendszerek architektúrája és szolgáltatásai
A tantárgy angol neve: 5G Mobile Systems: Architecture and Services
Adatlap utolsó módosítása: 2021. április 7.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki szak
Mérnök informatikus szak
Szabadon választott
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
Dr. Simon Csaba
docens
Távközlési és Médiainformatikai Tsz.
Dr. Varga Pál
Kommunikációs hálózatok, Infokommunikáció
Kötelező: Kommunikációs hálózatok 1 (VIHIAB01) vagy Infokommunikáció (VITMAB03)
Ajánlott: Kommunikációs hálózatok 2 (VITMAB01) vagy Hálózati technológiák és alkalmazásaik (VITMAC05)
A tantárgy átfogó képet kíván adni az ötödik generációs mobilhálózatokhoz köthető - bevezetett, vagy ennek kapcsán elterjedt - technológiákról. A tantárgy a rádiós és maghálózati technológiák és architekturális elemeken túl a jellemző alkalmazási területeket és szolgáltatásokat is bemutatja, és érinti az 5G rendszerek alkalmazását befolyásoló szabályozási szempontokat is. A tárgyat azoknak ajánljuk, akik számítógép- és mobilhálózatokkal, ezek szolgáltatásaival, vagy az ezekhez kötődő alkalmazások fejlesztésével, integrációjával szeretnének foglalkozni.
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)
Előadás és gyakorlat.
A tantárgy aláírásának és a félévközi jegy megszerzésének feltételei a hatályos BME Tanulmányi és Vizsgaszabályzatával (TVSz) összhangban a következők:
● Zárthelyi dolgozat: A félév során az elméleti ellenőrző mérés keretében a hallgatók zárthelyi dolgozatot írnak. A dolgozatot legalább elégséges szintre kell megírni. Pótlásra egy pótZH során van lehetőség.
● Vizsga: a tárgy vizsgajegyét írásbeli és szóbeli vizsga során szerzik meg a hallgatók.
A zárthelyi dolgozat és a vizsga értékelése az alábbiak alapján történik:
0-49 %: elégtelen (1)
50-69 %: elégséges (2)
70-79 %: közepes (3)
80-89 %: jó (4)
90-100 %: jeles (5)
A tárgy érdemjegyét a fenti követelmények teljesítése esetén a vizsgajegy adja. A zárthelyi dolgozat közepes vagy jó minősítésű teljesítés esetén elővizsgára jogosult a hallgató.
Igény esetén, előzetes egyeztetés alapján.
Osseiran, A., Monserrat, J. F., & Marsch, P. (Eds.). (2016). 5G mobile and wireless communications technology. Cambridge University Press. ISBN - 978-1107130098
Rommer, S., Hedman, P., Olsson, M., Frid, L., Sultana, S., & Mulligan, C. (2019). 5G Core Networks. Academic Press. ISBN - 978-0081030097
Chandramouli, D., Liebhart, R., & Pirskanen, J. (Eds.). (2019). 5G for the Connected World. John Wiley & Sons. ISBN - 978-1119247081
Dr. Simon Csaba, Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Dr. Varga Pál, Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
