5G-Advanced: Ein Game-Changer für XR

Extended Reality (XR) sorgt in verschiedenen Bereichen für Furore und bringt spannende Erlebnisse durch Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR). Diese Technologien können unser Lernen, Arbeiten und Spielen revolutionieren. Um die vollen Vorteile von XR auszuschöpfen, brauchen wir schnelle und zuverlässige drahtlose Verbindungen. Das 5G-Advanced-Netzwerk hat jetzt die Herausforderung angenommen und arbeitet an Verbesserungen, um XR-Dienste besser zu unterstützen.

#Die wachsende Welt von XR

Die Nutzung von XR nimmt in verschiedenen Sektoren rasant zu. Immer mehr Leute verwenden Geräte wie AR-Brillen und VR-Headsets. Diese Gadgets sind nicht nur cool; sie verbessern die Bildung mit virtuellen Labors, erleichtern das Remote-Arbeiten und machen Gesundheitsversorgung zugänglicher. Die Möglichkeiten scheinen endlos.

Um diese Erlebnisse nahtlos zu gestalten, ist drahtlose Konnektivität entscheidend. Hier kommt das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ins Spiel. Sie arbeiten intensiv daran, die XR-Unterstützung über die New Radio (NR)-Technologie in 5G-Netzen zu verbessern.

#Was ist neu bei 5G-Advanced?

Das neueste Update von 5G, bekannt als Release 18, bringt einige Verbesserungen mit sich, die darauf abzielen, die XR-Leistung zu steigern. Diese Verbesserungen betreffen sowohl die physikalischen als auch die höheren Schichten und sorgen dafür, dass sowohl der Funkzugang als auch die Kernnetze für XR-Dienste optimiert sind.

#XR-Verkehr verstehen

Um die XR-Leistung zu analysieren, ist es wichtig zu verstehen, welche Art von Datenverkehr durch XR-Anwendungen erzeugt wird. Das 3GPP hat ein statistisches Verkehrsmodell entwickelt, das zeigt, wie XR-Anwendungen mit dem Netzwerk kommunizieren. Einfach gesagt, kann der XR-Verkehr hauptsächlich in zwei Arten unterteilt werden: Videoverkehr und Pose/Kontrollverkehr. Videoverkehr beinhaltet grosse Datenpakete mit visuellen Informationen, während Pose/Kontrollverkehr kleinere Pakete sendet, die die Position und Bewegung des Nutzers übertragen.

#Videoverkehr

Videoverkehr ist ein grosser Player in XR-Erlebnissen. Er zeichnet sich durch bestimmte Eigenschaften wie die Bildgrösse und die Frequenz neuer Bilder aus. Ein typisches Video-Frame wird alle 16,67 Millisekunden mit einer Bildfrequenz von 60 Bildern pro Sekunde geliefert. Allerdings können reale Bedingungen zu Verzögerungen führen, was zu Jitter führt. Jitter bezieht sich auf die zeitlichen Schwankungen zwischen ankommenden Paketen und kann die Qualität eines XR-Erlebnisses beeinträchtigen.

#Pose/Kontrollverkehr

Pose- und Kontrollverkehr hingegen sendet kleinere Datenpakete, die das System über die Bewegungen des Nutzers informieren. Diese sind normalerweise Pakete fester Grösse, die in regelmässigen Abständen ankommen, was sie vorhersehbarer macht im Vergleich zu Videoverkehr.

#Wichtige Verbesserungen in Release 18

Release 18 hat bemerkenswerte Verbesserungen für XR eingeführt, die sich auf fünf Hauptbereiche konzentrieren:

1. Adaptive Low Latency Traffic
2. Konzept von PDU-Set und Datenburst
3. Anwendungsbewusstsein
4. Kapazitätsverbesserungen
5. Energieeinsparungen

#Adaptive Low Latency Traffic

Für XR-Anwendungen ist es entscheidend, die Latenz niedrig zu halten. Nutzer können einige Abstriche bei der Bildqualität tolerieren, aber keine Verzögerungen. Um dies zu lösen, wurde eine neue Methode namens Low Latency Low Loss Scalable Throughput (L4S) eingeführt. Diese Methode sorgt für eine stabile, niedrige Netzwerkverzögerung und ermöglicht den Anwendungen, ihre Qualität basierend auf der verfügbaren Bandbreite anzupassen.

#Konzept von PDU-Set und Datenburst

Daten, die über das Netzwerk übertragen werden, sind in Anwendungs-Schichtdaten-Einheiten strukturiert. Das 3GPP hat ein Konzept namens "PDU-Set" definiert, das sich auf ein oder mehrere Datenpakete bezieht, die eine einzelne Informationseinheit tragen. Das Konzept des "Datenbursts" betrachtet mehrere PDUs, die innerhalb eines kurzen Zeitrahmens gemeinsam gesendet werden. Diese Struktur hilft, die Datenübertragung zu priorisieren und Ressourcen im Netzwerk zu optimieren, indem diese Einheiten kollektiv behandelt werden.

#Anwendungsbewusstsein

Release 18 zielt darauf ab, die Art und Weise zu verbessern, wie das Netzwerk mit Datenverkehr umgeht. Anstatt jedes Paket einzeln zu behandeln, berücksichtigt das Netzwerk nun den breiteren Kontext des Verkehrs aus XR-Anwendungen. Das bedeutet, dass Video-Frames und andere Daten basierend auf ihrer Wichtigkeit und Dringlichkeit bewertet werden können, was zu einem reibungsloseren Nutzererlebnis führt.

#Kapazitätsverbesserungen

Kapazität bezieht sich darauf, wie viele Nutzer gleichzeitig unterstützt werden können, ohne dass die Erfahrung beeinträchtigt wird. Mehrere neue Funktionen wurden eingeführt, um die Kapazität zu erhöhen und gleichzeitig sicherzustellen, dass jeder XR-Nutzer mit der Qualität seiner Verbindung zufrieden ist.

#Verbesserungen bei konfigurierten Zuweisungen

Eine Möglichkeit, die Kapazität zu steigern, ist über Configured Grant (CG), das es dem Netzwerk ermöglicht, Übertragungen effektiver zu planen. Durch die Aktivierung von Multi-PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) kann das Netzwerk mehrere Pakete in einem einzigen Zeitfenster senden, wodurch die Gesamtverzögerung reduziert wird.

#Energieeinsparungen

Energieeinsparung ist wichtig für XR-Geräte, die oft eine begrenzte Akkulaufzeit haben. Neue Methoden wie Discontinuous Reception (DRX) helfen Geräten, in den Energiesparmodus zu wechseln, wenn keine Datenübertragung erwartet wird. Diese Funktion passt die Überwachung der Übertragungskanäle besser an den Zeitpunkt der XR-Datenbursts an und stellt sicher, dass Geräte Energie sparen, ohne wichtige Aktualisierungen zu verpassen.

#Die Simulationskampagne

Um die Vorteile der in Release 18 eingeführten Verbesserungen zu bewerten, wurden mehrere systemweite Simulationen durchgeführt. Der Fokus lag auf Kapazitäts- und Energieeinsparungsmetriken, um zu beobachten, wie gut die neuen Funktionen funktionieren.

#Simulationsparameter

Die Simulationen wurden in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt, die reale Bedingungen nachahmt, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse praktisch sind. Verschiedene Parameter wurden angepasst, um die Leistung der verschiedenen Verbesserungen zu analysieren.

#Ergebnisse und Erkenntnisse

Die Ergebnisse dieser Simulationen zeigten, dass die Änderungen in Release 18 zu signifikanten Verbesserungen sowohl bei der Kapazität als auch bei den Energieeinsparungen für XR-Anwendungen führten.

#Verbesserungen im Buffer-Statusbericht

Anpassungen, wie der Buffer-Status berichtet wird, zeigten einen klaren Einfluss darauf, wie viele XR-Nutzer zu einem bestimmten Zeitpunkt zufrieden gestellt werden konnten. Durch die Verbesserung der Art und Weise, wie Daten in Warteschlangen gestellt und übertragen werden, hat das Netzwerk die Ressourcen effizient verwaltet, was zu zufriedeneren Nutzern führte.

#Anwendungsbewusste Planung

Mit der Einführung einer anwendungsbewussten Planung konnte das Netzwerk den XR-Verkehr effektiv priorisieren und so die Nutzererfahrung verbessern. Diese neue Methode erlaubte es dem Netzwerk, Daten basierend auf ihren spezifischen Anforderungen zu behandeln, anstatt sie als generische Pakete zu betrachten, was zu besseren Ergebnissen führte.

#Verbesserungen bei der Energieeinsparung

Die Verbesserungen der Energieeinsparfunktionen zeigten ebenfalls vielversprechende Ergebnisse. Durch ein besseres Management, wann Geräte aufwachen und schlafen, konnten XR-Geräte länger laufen, ohne zu überhitzen oder die Batterie zu entleeren – eine Win-win-Situation für die Nutzer.

#Ausblick auf die Zukunft

In Zukunft sind noch weitere Verbesserungen für Release 19 geplant. Das Hauptziel ist es, das Erlebnis für XR-Nutzer weiter zu verfeinern. Dazu gehört die Verbesserung, wie Anwendungen ihren Bedarf an das Netzwerk kommunizieren können, die Effizienz der Ressourcennutzung zu steigern und sicherzustellen, dass XR-Dienste nahtlos und ohne Unterbrechungen bereitgestellt werden können.

#Fazit

Während sich XR-Technologien weiterentwickeln, wird der Bedarf an robuster und anpassungsfähiger drahtloser Konnektivität immer deutlicher. Die jüngsten Verbesserungen im 5G-Advanced-Netzwerk stellen einen bedeutenden Schritt nach vorne dar, um XR-Erlebnisse zugänglicher und angenehmer zu machen. Durch den Fokus auf die Verbesserung von Latenz, Kapazität und Energieeffizienz bereitet sich das 5G-Advanced-Netzwerk darauf vor, die nächste Welle innovativer Anwendungen im XR-Bereich zu unterstützen.

Am Ende scheint die Zukunft von XR strahlend zu sein, und mit der richtigen Technologie sind die Möglichkeiten grenzenlos – vergiss nur nicht, dein Gerät zu laden!