Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

A tantárgy átfogó képet kíván adni az ötödik generációs mobilhálózatok második fázisában (5G Advanced), illetve az azt követő mobil rendszerekben bevezetett, vagy ennek kapcsán elterjedt technológiákról, valamint a 6G rendszerek szabványosításának elemeiről.. 

A 2019-ben történt első 5G rendszerek megvalósítása, telepítése és üzemeltetése során szerzett tapasztalatok alapján 2030-ra várható az első, 5G utáni mobilhálózatok megjelenése. Az iparági konszenzus alapján a 6G rendszerek maghálózati architektúrája nem fog radikálisan eltérni, hanem inkább a korábbi generáció evolúciója lesz. Habár csak most indult annak szabványosítási folyamata, de a fentiek miatt már most ismerhető az architektúra fő jellemzői, a rádiós alrendszer elemei, valamint az alkalmazott technológiák köre. Továbbá, a 6G szabványosítási egyeztetések során a korábbiaknál szűkebben, a gazdasági elvárásokhoz idomuló kulcs-szolgáltatások kidolgozása mellett köteleződtek el, ennek alapján már az 5G hálózatok utáni mobilhálózatok várható szolgáltatásait, azok hálózattal szemben megfogalmazott igényeit is be tudjuk mutatni. Végül áttekintjük a fenti mobilhálózatok 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). 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)

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.

Zárthelyi dolgozat: A zárthelyi dolgozat pót ZH formájában pótolható az erre kijelölt pótlási időpontban (a szorgalmi időszakban vagy a pótlási héten).

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

Gustavsson, U., Frenger, P., Fager, C., Eriksson, T., Zirath, H., Dielacher, F., ... & Carvalho, N. B. (2021). Implementation challenges and opportunities in beyond-5G and 6G communication. IEEE Journal of Microwaves, 1(1), 86-100.

Siddiky, M. N. A., Rahman, M. E., Uzzal, M. S., & Kabir, H. M. D. (2025). A Comprehensive Exploration of 6G Wireless Communication Technologies. Computers, 14(1), 15. https://doi.org/10.3390/computers14010015 

Dr. Simon Csaba, Távközlési és Mesterséges Intelligencia Tanszék 

Dr. Varga Pál, Távközlési és Mesterséges Intelligencia Tanszék

Kiss Tamás, NMHH