Zpráva o realizaci pracoviště pro výuku moderních 5G mobilních technologií umožňující virtualizaci a vzdálený přístup

- 2 - CÍLE REALIZACE PRACOVIŠŤ Hla ním cílem bylo y oření uniká ního p aco iš ě p o ýuku 5G mobilních echnologií, k e é by s uden ům i yučujícím umožnilo i ualizaci dílčích komponen a chi ek u y mode ních bezd á o ých sys émů. Díky omu bylo možné během online či blended ýuky zdáleně přis upo a k p aco iš i a ealizo a na něm p ak ické ukázky jedno li ých echnologií či p o ádě simulace yb aných aplikačních scénářů. S uden i yb aných bakalářských, magis e ských či dok o ských předmě ů ak získají ( zdálený) přís up k ysoce mode nímu echnickému yba ení, na k e ém budou moci ealizo a p ak ickou ýuku či s oje indi iduální p ojek y a zá ě ečné p áce. Díky in eg o aným p kům i ualizace umožňuje y ořené p aco iš ě současné připojení íce uži a elů – s uden ů či yučujících a každý ak může ykoná a samos a né úkoly spojené s ýukou 5G echnologií na FEKT VUT B ně (např. analýza cho ání konco ých zařízení mobilní 5G sí i, kon igu ace síťo ých p ků, ý oj a implemene ace las ních 5G aplikací a služeb, es o ání bezpečnos ních p a idel a další). Ak uálně jsou mobilní sí ě 5G implemen o ány e d ou hla ních ežimech nasazení: (i) NSA (Non- S andAlone) a (ii) SA (S andAlone). Oba ežimy nasazení yuží ají základno é s anice 5G, k e é posky ují RAN pá é gene ace. Rozdíl mezi nasazením ežimu NSA a SA spočí á přede ším použi é gene aci echnologií na s aně jád a sí ě. U NSA a chi ek u y se kombinuje RAN (Radio Access Ne wo k) pá é gene ace s jád em č é gene ace (EPC (E ol ed Packe Co e)), za ímco u a chi ek u y SA je ádio á přís upo á síť pá é gene ace připojena na jád o sí ě pá é gene ace j., Nex Gene a ion Co e (5GC). In eg ace mobilní p i á ní sí ě 5G plnohodno ném ežimu SA dle 3GPP ydání č.15 byla na VUT B ně ealizo ána labo a oři #Voda oneUniLab, j., labo a oř SC5.35 budo ě Technická 12. Hla ní mo i ací bylo in eg o ání 5G ežimu SA, k již exis ující in as uk uře 5G ežimu NSA (Non S andAlone). Ne ýhodou 5G NSA je ak , že přes ože je ádio é přís upo é čás i sí ě možné yuží a 5G e minály (konco é zařízení), ak se y o zařízení následně připojují do „co e“ čás i mobilní sí ě, k e á případě 5G NSA yuží á LTE (4G). Není edy možné dosažení dekla o aných přenoso ých ychlos í jako případě 5G SA (ať již e smě u Uplink a Downlink) a zejména není možné dosáhnou snížení komunikačního zpoždění, k e é je p o ě šinu komunikačních scénářů yuží ajících 5G mobilní sí ě nap os o klíčo é. In eg ace p i á ní 5G SA ádio é čás i mobilní sí ě ámci labo a oře #Voda oneUnilab byla p o edena koope aci s mobilním elekomunikačním ope á o em Voda one Česká epublika, kdy byla dodána 5G SA echnologie od společnos i Nokia. Popis klíčo ých komunikačních scénářů, k e é in eg ace p i á ní 5G SA mobilní sí ě ámci labo a oře #Voda oneUniLab umožňuje, je u eden níže: • eMBB (Enhanced Mobile B oadband): ylepšené mobilní ysoko ychlos ní připojení, na azuje na mobilní připojení přes sí ě 4G a přináší op o i nim přede ším na ýšení přenoso ých ychlos í a snížení zpoždění. Požada ky na eo e ické přenoso é ychlos i ámci eMBB jsou 20 Gbi /s e smě u downlink a 10 Gbi /s e smě u uplink. Těch o přenoso ých pa ame ů by mělo bý dosaženo za ideálních podmínek, předpokládající yuži í šech p os ředků sí ě p o jeden e minál. Za s ejných podmínek se očeká á dosažení spek ální e ek i i y až 30 b/s/Hz p o downlink při 8 s eamech a 15 b/s/Hz p o uplink při 4 s eamech. V ámci eMBB se očeká á - 3 - zpoždění 4 ms. Minimální požada ky na přenoso é ychlos i   ámci uži a elského záži ku jsou 100 Mbi /s e smě u downlink a 50 Mbi /s e smě u uplink. • uRLLC (Ul a Reliable Low La ency Communica ions): spolehli á komunikace s elmi nízkou odez ou, jedná se o scénář použi í, kde je hla ním cílem dosažení co nejnižší odez y, konk é ně do 1 ms. Dalším požada kem ámci uRLLC je elmi ysoká spolehli os 99,9999 %. uRLLC se upla ní p ůmyslo é au oma izaci, au onomním řízení ozidel a u k i ických aplikací, yžadujících nej yšší spolehli os . • mMTC (Massi e Machine Type Communica ions): mMTC značí masi ní komunikaci ypu M2M (Machine o Machine). Jedná se o scénář použi í p o elké množs í zařízení nená očných na spo řebu, ýkajících se oblas í jako je IoT (In e ne o Things), IIoT (Indus ial IoT) a IoE (In e ne o E e y hing). U ěch o zařízení se očeká á spo řeba, k e á jim umožní ýd ž na ba e ii až 10 le . Mezi y o zařízení pa ří například senzo y a moni o o ací sys émy ámci chy ých měs (Sma Ci ies) či in eligen ních sí í (Sma G ids). Požada ek na hus o u konek i i y p o mMTC je 1 milion zařízení na č e eční kilome . P o bezd á o ý přenos da ámci in eg o ané ádio é čás i p i á ní 5G SA mobilní sí ě je yh azeno ek enční spek um o šířce 100 MHz z . ek enčním pásmu C ( ek enční ozsah 3,4 GHz – 3,8 GHz). Ilus ace ak uálně yuží aných ek enčních pásem ČR je u edena na Ob ázek 1. Ob ázek 1: Vizualizace přidělených ek enčních pásem p o jedno li é ope á o y ČR. In eg o aná a o ěřená p i á ní 5G S andAlone mobilní síť labo a oři #Voda oneUniLab na Ús a u elekomunikací VUT FEKT B ně bude slouži p o po řeby ýuky předmě ů Komunikační sys émy p o IoT (BPC-IOT, BKC-IOT, MPC-IOT), Mobile Ne wo k Communica ion Sys ems (MPA-KPM, MKA- KPM) a Nex -gene a ion o Wi eless Ne wo ks (DPA-NWN, DKA-NWN). Klíčo ým bene i em je možnos yuži í předpřip a ených es o acích scénářů p o eMBB, uRLLC či mMTC a zejména es o ání no ě nas upující komunikační echnologie, což s uden ům ýše u edených - 4 - předmě u bakalářském, magis e ském a dok o ském s udijním p og amu posky ne ýhodu při upla nění na hu p áce oblas i elekomunikací. Dále pak bude labo a oř slouži jako uniká ní pla o ma umožňující po o nání z . legacy komunikačních echnologií (4G, 5G NSA) s ak uálně nasazo anými echnologiemi (5G SA, p i á ní 5G SA). Toho o ak u bude yuži o při příp a ě éma p o bakalářské, magis e ské či dok o ské zá ě ečné p áce. POPIS REALIZACE Realizace p i á ní 5G SA mobilní sí ě labo a oři T12, SC5.35 p obíhala ámci následujících k oků: • Pop á ka a nákup yba ení p aco iš ě (07/2022-05/2024): ámci oho o bodu p oběhly jednání s mobilními ope á o y (Voda one Česká epublika, O2 Česká epublika a T-Mobile Česká epublika) a aké s doda a eli ha dwa e, j., E icsson Česká epublika a Nokia Finsko. Výs upem bylo speci iko ání echnických požada ků na komunikační in as uk u u a ypsání eřejného ýbě o ého řízení. • Přizpůsobení labo a oře a po řebné in as uk u y, ins alace pořízeného yba ení (07/2022- 05/2024: ámci oho o bodu p obíhala diskuze ohledně ypu p i á ní 5G SA mobilní sí ě, kdy bylo ozhodnu o, že RAN čás mobilní sí ě bude yzicky umís ěna labo a oři T12, SC5.35 a co e čás i 5G SA sí ě bude umís ěna dediko ané se e o ně ope á o a Voda one Česká epublika P aze. P opojení mezi co e a RAN čás í je ealizo áno 10Gb/s dediko aným op ickým láknem, k e é je zakončeno echnické mís nos i na FSI. Dále je pak ámci in e ní sí ě mezi FSI a FEKT ealizo áno no é dediko ané spojení se zakončením labo a oři #Voda oneUniLab, iz ob ázky in as uk u y níže. • Popis no ého p aco iš ě, zaškolení yučujících, zkušební p o oz (10/2023-06/2024): byla p o edena ins alace, kon igu ace a o es o ání p i á ní 5G SA mobilní sí ě. Následně bylo p o edeno školení p aco níků Ús a u elekomunikací (10.6.2024, iz doložená p ezenční lis ina). In eg o aná a o ěřená p i á ní 5G S andAlone mobilní síť labo a oři #Voda oneUniLab na Ús a u elekomunikací VUT FEKT B ně bude slouži p o po řeby ýuky předmě ů Komunikační sys émy p o IoT (BPC-IOT, BKC-IOT, MPC-IOT), Mobile Ne wo k Communica ion Sys ems (MPA-KPM, MKA- KPM) a Nex -gene a ion o Wi eless Ne wo ks (DPA-NWN, DKA-NWN) od začá ku akademického oku 2024/2025. P o účely ýuky byly již aké ámci příp a ných ak i i y ořeny es o ací ki y, iz sekce „Fo odokumen ace“. - 5 - ZÁVĚREČNÉ SHRNUTÍ Byla p o edena ealizace p i á ní 5G SA mobilní sí ě ámci labo a oře T12, SC5.35 (#Voda oneUnilab), kdy bylo dosaženo y oření uniká ní a ámci České epubliky p o ní ins alace p i á ní 5G SA spolu s 5G NSA, což posky uje možnos i jak p o ýuku, kdy bude možné s uden ům p ak icky demons o a ýhody no ě nas upujících 5G+ sí í p o scénáře eMBB, uRLLC a mMTC. Vyba ení bude aké yuži o při yp aco ání éma p o bakalářské, magis e ské či dok o ské zá ě ečné p áce. - 6 - FOTODOKUMENTACE Z REALIZACE Ob ázek 2: Ukázka p opojení komunikační in as uku y mezi FSI a FEKT (UTKO). - 7 - Ob ázek 3: ealizo aná ins alace p i á ní 5G SA mobilní sí ě. - 8 - Ob ázek 4: O es o ání přenoso ých ychlos í p i á ní 5G SA mobilní sí ě ze s any konco ého e minálu.