5G NR – Accesso Radio New Radio

5G NR – Accesso Radio New Radio

NR, ovvero New Radio, è la nuova interfaccia radio standardizzata per il 5G e rappresenta il cuore dell’evoluzione tecnologica delle reti mobili. Si tratta della componente radio di accesso del 5G, progettata per offrire maggiore velocità, minore latenza, maggiore capacità di connessione simultanea e flessibilità per una vasta gamma di casi d’uso, dai servizi mobili tradizionali fino all’Internet of Things (IoT) industriale.

NR non è semplicemente un’evoluzione del 4G LTE: è una tecnologia costruita da zero per rispondere ai requisiti futuri. Oggi ti voglio spiegare come funziona il 5G NR, quali sono le sue caratteristiche principali e perché è così centrale in tutta l’architettura 5G.

Cos’è il 5G NR

5G NR (New Radio) è l’accesso radio che consente la comunicazione tra i dispositivi utente (UE – User Equipment) e la rete 5G core (5GC). Fa parte della rete di accesso chiamata gNB (next generation Node B), che svolge un ruolo simile all’eNodeB nel 4G, ma con nuove funzionalità evolute e pieno supporto alla modalità standalone (SA) e non-standalone (NSA).

5G GERAN – GSM/EDGE Radio Access Network

Caratteristiche principali di 5G NR

• Supporto multi-banda: NR funziona sia in bande sub-6 GHz (FR1) che in onde millimetriche (mmWave, FR2), consentendo una copertura ampia e una capacità ultra-elevata.
• Numerologia flessibile: Diversi spazi di subcarrier (SCS) per adattarsi a diversi scenari: eMBB, URLLC, mMTC.
• Latenza ultra-bassa: Grazie a tecniche come lo slot shortening e il mini-slot scheduling.
• Massive MIMO: Uso di un elevato numero di antenne per migliorare la capacità e l’efficienza spettrale.
• Beamforming: Direzionamento dinamico dei fasci radio per migliorare la copertura e la qualità del segnale.

Componenti dell’accesso radio NR

• gNB (Next Generation Node B): Nodo radio che connette gli utenti al 5GC, supportando interfacce NR e funzioni avanzate di schedulazione e trasmissione.
• UE (User Equipment): Qualsiasi dispositivo compatibile con il 5G NR, come smartphone, router, sensori IoT, ecc.
• Interfaccia Uu: Interfaccia radio tra gNB e UE.

Architetture operative: SA e NSA

5G NR può funzionare in due modalità operative:

• Standalone (SA): NR connesso direttamente al core 5G (5GC), permette le funzionalità complete del 5G, come network slicing e mobilità avanzata.
• Non-Standalone (NSA): NR è utilizzato insieme al 4G LTE, dove l’eNodeB LTE fornisce il controllo e il gNB la capacità dati. È stato il primo approccio adottato per accelerare il rollout del 5G.

Numerologia in 5G NR

La numerologia in 5G NR indica la struttura temporale delle trasmissioni, principalmente lo spacing tra subcarrier. Questo elemento è fondamentale per supportare diversi servizi:

5G E-UTRAN – Rete di Accesso Radio Terrestre Universale Evoluta

Canali fisici in 5G NR

• PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): Canale dati principale in downlink.
• PUSCH (Physical Uplink Shared Channel): Contropartita in uplink.
• PDCCH, PUCCH: Canali per il controllo, simili al 4G ma con nuove flessibilità.
• PRACH: Utilizzato per l’accesso casuale alla rete.

Interazione con E-UTRAN e GERAN

5G NR è spesso integrato con reti esistenti come E-UTRAN (4G) e GERAN (2G), specialmente nella modalità NSA e in scenari di transizione. I meccanismi di handover inter-RAT permettono agli utenti di passare senza interruzioni da una tecnologia all’altra. Ad esempio, un utente può iniziare una sessione su NR e continuare su LTE se il segnale 5G scompare, mantenendo la qualità del servizio.

Funzioni avanzate supportate da NR

• Network Slicing: Creazione di reti virtuali dedicate su una singola infrastruttura fisica.
• Dual Connectivity (EN-DC): Connessione simultanea a NR e LTE per migliorare throughput e copertura.
• Carrier Aggregation: Unione di più bande di frequenza per aumentare la velocità dati.

Frequenze FR1 e FR2

Il 5G NR utilizza due grandi intervalli di frequenza:

• FR1 (sub-6 GHz): copertura ampia, penetrazione efficace negli edifici, velocità moderate.
• FR2 (mmWave, 24–100 GHz): altissima velocità, bassa latenza, ma copertura limitata e sensibilità agli ostacoli.

Queste due gamme permettono al 5G di adattarsi a contesti urbani, industriali e rurali con diverse strategie di deployment e ottimizzazione della rete.

Domani potremo approfondire la struttura del canale PUCCH e le sue nuove varianti in NR, perché comprendere i canali di controllo è fondamentale per chi lavora con la pianificazione e l’analisi delle prestazioni radio in reti 5G.