from vision to reality - vde-itg- · pdf file5g from vision to reality. in the networked...

Dr. Michael MeyerEricsson Research, Herzogenrath

5GFrom Vision to Reality

In the networked society people, knowledge, devices, and information are networked for the growth of society, life and business.

Ericsson vision, formulated 2013

© Ericsson GmbH 2017 | Ericsson 5G September 2017

5G Rev D | Commercial in confidence | © Ericsson AB 2015 | 2015-09-15 |

METISMobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society

https://www.metis2020.com/

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

METIS

Usage scenarios &

fundamental technology

METIS II

More detailed concept

development

Super real-time and

reliable connections .

Very high

data rate

Very dense

crowds of

users

Very low

energy, cost,

and massive

number of,

devices

Mobility

Very low

latency

Amazingly fastGreat service

in a crowd

Ubiquitous things

communicating

Best experience .follows you


https://www.metis2020.com/


METIS project Objectives

1000x higher mobile

data volumes

10-100x higher number of

connected devices

10-100x typical end-user

data rates

5xlower latency

10xlonger battery life

for low-power devices

Develop a concept for future mobile and wireless communications system

that supports the connected information society


Reality


SMART

AGRICULTUREFLEET

MANAGEMENT

SMART

METER

LOGISTICS

TRACKING

TRAFFIC SAFETY

& CONTROL

INDUSTRIAL

APPLICATION &

CONTROL

REMOTE

TRAINING

REMOTE

MANUFACTURING REMOTE

SURGERY

SMARTPHONESHOME

NON-SIM

DEVICES

ENTERPRISE

VENUES

MOBILE/

WIRELESS/

FIXED

4K/8K UHD

BROADCASTING

VR/AR

5G use caseS

LOW COST, LOW ENERGY

SMALL DATA VOLUMES

MASSIVE NUMBERS

ULTRA RELIABLE

VERY LOW LATENCY

VERY HIGH AVAILABILITY

Critical MTCMassive MTC

Enhanced mobile broadband



20102000

29 billion devices

5 billion people

1 billion places

2022

1G 2G 4G 5G3G

5G A foundation for digitalization

Telephony and mobile broadbandA digital infrastructure for

industrial and societal

transformation

cu

ttin

g th

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ord

–a

dd

ing

mo

bili

ty

goin

g d

igital

addin

g v

ideo &

data

mobile

bro

adband

dig

ital in

frastr

uctu

re


1990


ITU and 3GPP Requirements

Performance Measure Requirement

Peak data rate DL: 20 Gbps / UL: 10 Gbps

Peak spectral efficiency DL: 30 bps/Hz / UL: 15 bps/Hz

Bandwidth 100 MHz

Control plane latency 20 ms (10 ms encouraged)

User plane latency, 1-way URLLC: 1/0.5ms, eMBB: 4ms

Infrequent small packets 10s / 20byte packet

Mobility interruption time 0 ms

Mobility Up to 500 km/h

TRP spectral efficiency 3x IMT-A requirement

User spectral efficiency at

5% percentile

3x IMT-A requirement

Area traffic capacity 10 Mbps/m2 [ITU]

User experienced data rate 100/50 Mbps DL/UL [ITU]

Extreme coverage (3GPP) 140/143 dB loss MaxCL

Performance Measure Requirement

Connection density 1,000,000 devices/km2

Coverage (3GPP) 164dB coupling loss

Battery life (3GPP) 10-15 years

Reliability 1-10-5 in 1ms

NW energy efficiency Inspection (Qualitative)

UE Energy efficiency Inspection (Qualitative)

Inter-system mobility Yes

Bandwidth scalability Yes

Spectrum flexibility Yes

Support of wide range of

services

Yes



3GPP 5g timeplan

2015 2016 2017 2018 2019 2020

NR

non-standalone

NR

standalone

Rel-15Rel-14 Rel-16

NR Study Item NR WI Phase 1

NR WIs Phase 2

LTE evo LTE evo LTE evo

Requirements ProposalsITU

3GPP

Specifications

IMT-2020

SI: Channel mod.

SI: Requirements

IMT-2020

Evaluation

NR SIs Phase 2

NR evolution



5g radio ACCESS & Spectrum

New radio-access

technology

Existing spectrum

Interworking

New spectrum

Evolution of LTEBackwards compatible

Overall 5G solution

1 GHz 3 GHz 10 GHz 30 GHz 100 GHz

Spectrum flexibility

Unlicensed

Shared licensed

Complementing dedicated

licensed spectrum

Flexible duplex Spectrum sharing

FDD and TDD

Dynamic TDD

Full Duplex

NR



Services Security

ERICSSON DIGITAL SUPPORT SYSTEMSManagement, orchestration & monetization

ERICSSON RADIO SYSTEM

with enhanced 5G access & transport

ERICSSON 5G CORE SYSTEM

with NFV SDNdistributed cloud and

network slicing @

NETWORK SLICING

5g network Architecture Enabling dynamic and secured network slices



3GPP compliant NR roll-out

3GPP compliant commercial operation

3GPP based field trialsNon-standalone

New Radio (NR)

StandaloneNew Radio (NR)

WRC 2019

Full IMT-2020 capabilities

LTE/NR

5G Plug-ins

NB-IoT

NR radiosmid-band

NR radioshigh-band

Ericsson 5G core system

Massive-IoT

Driver of early EU5G research projects

Industrialcollaborations

Radio Test Bedsup to 25+Gb/s

indoor and outdoor

On the road to 5G



Critical Machine-Type communicationUltra Reliable Low Latency Communication


Critical MTCExamples of use cases, reliability 99.999%

Latency1ms 5ms 10ms

Power grid

AlarmsFactory automation

Haptic, remote control

Wid

e r

an

ge

, o

utd

oo

r Local, indoor

stationary

64kb/s

mobility

100kb/s+VR/AR

close to stationary

160kb/s

mainly stationary

50B/seldom



› General

– High numerologies for shorter slot lengths (NR)

– Fast processing

– ~1-2 OFDM symbols in UE for turn-around

– ~[xx] OFDM symbols in gNB for turn-around

› FDD

– Better suited for URLLC

› TDD more problematic (but very relevant for NR)

– Frequent change of UL-DL allocations needed

– Fast processing / turn-around

– Must be same configuration for URLLC and MBB

Achieving Low Latency

FDD Uplink

› mini-slots

› instant uplink access

› fast processing / turn-around

FDD Downlink

› mini-slots

TDD

UL

DL

included in evaluations

RX TX Fast HARQ

Fast dynamic schedulingturn-around

x1

slot slot

mini-slot



Examples for NR RAN One-way latencies

FDD DL & grant-

free UL

SR-based

UL

15 kHz, 14s (LTE) ~5000 µs ~13000 µs

15 kHz, 7s 1643 µs 3143 µs

15 kHz, 2s (mini-slot) 571 µs 1000 µs

30 kHz, 7s 821 µs 1571 µs




Latencies depend on NR configurations› numerology

› slot structure

› uplink access scheme

› duplex scheme

Schemes to reach 1 ms are defined


5G Ecosystem


Status 5g in Germany

Innovation Lab

5G:HausCollaborative 5G development in DT European research facilities

Sub-group of “Digitale Netze und Mobilität” of German national IT-Summit to succeed with 5G in Germany

Understanding and drive the holistic requirements and solutions of 5G with partners

5G for Germany

Ericsson ProgrammCollaborative 5G Research-and Innovation project to strengthen the European economy

Gigabitgesellschaft

Driving 5G Research as a essential technology part to enable the Gigabit-Society

FIR (RWTH Aachen) eröffnet im Cluster

Smart Logistik auf dem RWTH Campus

das neue Center Connected Industry


Fokusgruppe 5G

PROJECT DESCRIPTION

› A cross-industry consortium driving 5G R&D in Germany and in Europe

› Creating a network infrastructure and application environment for 5G analysis and

testing in real-time for

Vehicle-to-vehicle

Vehicle-to-infrastructure

Railway-to-infrastructure

› Test track of approx. 30 km along the A9 motorway and a high speed railway track

between Nuremberg-Feucht and Greding

› 5G-CM is part of the „Digital test field motorway“-Initiative of the German Federal

Ministry for Transportation and Digital Infrastructure

Members of the consortium are: Supported by:

Strengthening 5G r&D in Germany and Europe

› Strengthening the 5G Research and Development (R&D) in Germany and Europe

› Integration of technology requirements from various industries into upcominginternational 5G-standardization activities

OBJECTIVES



Low latency & high reliability wireless industrial communication

› Radio interface design for local communications in production units

› Coordination system for realistic large scale deployments in the factory

› Coordination system for efficient radio resource management, interference coordination and coexistence management

› Security aspects

KoI

Partners:

Global Radio

Coordinator

PLC

Sensor

Actuator

Local Radio

Coordinator

PLC

Sensor

Actuator

Local Radio

Coordinator

Zone BZone A

Koordinierteindustriekommunikation

› Increased flexibility

› Decreased costs

› Fast and simple deployments



Testing 5G radio


› Coverage– high frequencies

– LoS vs. NLoS

– with/without beamforming

– urban vs. rural environment

– indoors, single/multi-floor

› Multi-TP seamless mobility

› Peak-bitrate performance

› Distributed MIMO & MU-MIMO

› Propagation models validation

5G trial Proof of concept

Outdoor network, Kista

MU-MIMO

15 GHz, 800 MHz IBW

Gbps performance at ~500 m

Indoor SU-MIMO performance

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20 m

30 m

40 m

50 m Throughput(Gbps)

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14.5

10.0

12.0

8.0

4.0

2.0

6.0Point #A

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######################################################################################################################################################56 177##66## 679## 033##61 5####7462 9

############################################################################################################################################## 192############## 7 01336527498292617 9 930

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Ele

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BS10 m

20 m

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40 m

Point #B

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Point #C

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ator

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2.0

6.0Point #A

14.5

0

[Gbps]

1st Fl 2nd Fl 3rd Fl



› Telia and Ericsson live 5G network test September 2016

› 15 Gbit per user, latency <3ms– 40 times faster than current 4G

Ericsson, BMW, SK Telecom Korea demonstrate 5G-based connected car technologies November 2016

5G live tests



Multi-TP Beam Tracking, 28 GHzSeamless mobility with gigabit performance

Realistic use-case

deployment

Multiple Transmission

Points

Antenna Beam

Tracking

High frequency

High vehicle speed



5G will be key for the digital

transformation – it is not “just another

mobile communication generation”

5G research, specifications, trials and

product development well under way

Early adaptation of 5G brings

opportunities for industries and

societies to develop and transform

Conclusions


from vision to reality - vde-itg- · pdf file5g from vision to reality. in the networked...

Documents