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
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5G Rev D | Commercial in confidence | © Ericsson AB 2015 | 2015-09-15 | Page 3
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
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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
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Reality
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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
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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
e c
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
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1990
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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
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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
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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
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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
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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
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Critical Machine-Type communicationUltra Reliable Low Latency Communication
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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
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› 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
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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
30 kHz, 2s (mini-slot) 286 µs 500 µs
60 kHz, 2s (mini-slot) 161 µs 268 µs
120 kHz, 2s (mini-slot) 89 µs 143 µs
Latencies depend on NR configurations› numerology
› slot structure
› uplink access scheme
› duplex scheme
Schemes to reach 1 ms are defined
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5G Ecosystem
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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
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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
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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
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Testing 5G radio
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› 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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11
11
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00
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00
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00
00
00
00
Ele
vato
r
BS
10 m
20 m
30 m
40 m
50 m Throughput(Gbps)
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4.0
2.0
6.0Point #A
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74
98
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17 9 9 30
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77
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66
## 6
79
## 0
33
##
61 5
##
##
74
62 9
######################################################################################################################################################56 177##66## 679## 033##61 5####7462 9
############################################################################################################################################## 192############## 7 01336527498292617 9 930
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##################################
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Ele
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BS10 m
20 m
30 m
40 m
Point #B
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10 m20 m
30 m
40 m
50 mThroughput
(Gbps)
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0.0
14.5
10.0
12.0
8.0
4.0
2.0
6.0
Point #C
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########################################################################
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10 m
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50 m
Throughput
(Gbps)
##
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0.0
14.5
10.0
12.0
8.0
4.0
2.0
6.0Point #A
14.5
0
[Gbps]
1st Fl 2nd Fl 3rd Fl
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5G Rev D | Commercial in confidence | © Ericsson AB 2015 | 2015-09-15 | Page 23
› 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
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5G Rev D | Commercial in confidence | © Ericsson AB 2015 | 2015-09-15 | Page 24
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
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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
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