5G MOBILE

          5G  MOBILE

                       Santi Pada Chakraborty,

        Ex-Superintending Engineer(Electrical) and Fellow Member of  Institution of Engineers (FIE), India

Introduction:- Mobile যোগাযোগ প্রযুক্তি যোগাযোগের বিপ্লব ঘটিয়েছে। Wireless   প্রযুক্তি 1G থেকে 4G তে উন্নিত হয়েছে। মোবাইলের ব্যবহার ব্যপক ভাবে বেড়ে চলেছে।বর্তমানে 100 কোটির বেশী mobile phone ব্যবহার হচ্ছে ভারতে। উন্নত যোগাযোগ মানুষের স্বাভাবিক চাহিদা। 4G সবে চালু হচ্ছে। আরও দ্রুততম যোগাযোগ ব্যবস্থার সন্ধান চলছে ও 5^th generation, 5G wireless mobile প্রযুক্তির গবেষনা চলছে। নুতন একটা cellular system চালু হতে অনেক বছর লাগে। 5G প্রযুক্তি নির্বাচন, deveiop ও নিখুঁত করে চালু করতে হবে।

    Service operatorরা government এর কাছ থেকে দাম দিয়ে যে Spectrum কিনেছে তা প্রায় শেষ। spectrum চাহিদা মেটাতে হবে নুতন spectrum খোঁজ করে বা  নুতন প্রযুক্তি develop করে এখন পাওয়া spectrum দিয়েই user দের বেশী বিট পাঠাতে হবে।

  যদিও 4G মোবাইল ভালভাবে চালু হয়নি operator, মোবাইল প্রস্তুতকারী ও leading রিসার্চ সংস্থা 5G mobile technology develope করতে গবেষনা সুরু করেছে, যা ব্যবসায়িক ভিত্তিতে 2020 সালে চালু হবে। 5G তে সব বস্তু ও প্রত্যেক মানুষ interconnected থাকবে।

  1^st generation Mobile 1Gথেকে 5G evolution নিম্নরুপ।

  1^st generation, 1G analog ছিল।

    2^nd generation, 2G GSM (Global System for Mobile) ও CDMA (Code Division Multiple Access)হয়। এতে SMS পাঠান যায়। সীমিত data 9.6 kbps থেকে 19.2 Kbpsএ পাঠান যায় এবং কথা বলা যায়। 2G range 800/900 MHz বা 1800/1900 MHz, Bandwidth 30-200KHz।

   2G ও 3Gর মাঝখানে 2.5G চালু হয়েছে। 2.5G (GPRS) speed 56 Kbps। GPRS (General Pocket Radio Service) GPRS এর পর EDGEএ বিবর্তন ঘটে। EDGEর Speed 236.8 Kbps, GPRS থেকে একটু বেশী। EDGE থেকে 3G তে বিবর্তিত হয়।

   3^rd generation, 3Gর মধে পড়ে WCDMA, HSPA। 3G 2001 এ চালু হয়েছে।  3G তে mobile internet পাওয়া যায়। Speed 384Mbps থেকে 2Mbps, bandwidth 1.6MHz–2.5MHz৷ কথা বলা যায়, video calling করা যায়। ফাইল পাঠান যায়, internet surfing করা যায়। Video chatting করা যায়। তবে এর speed কম। অনেক ধরনের 3G আছে।  

   4^th generation, 4G মোবাইল, 4G LTE (4G Long Term Evolution) ও বলে। এটা all IP ভিত্তিক প্রযুক্তি। এর frequency band 12.8 GHz, bandwidth 5-20Mhz, data rate বা speed 20Mbps। এর switching- packet, Access- MC-CDMA বা OFDM। একসঙ্গে ভয়েস, ভিডিও ডাটা পরিসেবা দিতে পারে। 3G র 10গুন স্পিড। Seamless video streaming করা যায়, HD mobile TV পাওয়া যায়, HD video দেখা যায়, দ্রুত ডাউনলোড করা যায়। 4G mobile এখনও খুব বেশী পরিমানে চালু হয় নি। আশা করা গিয়েছিল 4G speed দ্রুত হবে। অনেক রকম প্রযুক্তিকে 4G  বলা হয় এবং বিভিন্ন ভাবে প্রয়োগ করা হয়।  কিন্তু লোক বলে খুব দ্রুত নয় 4G।

  Wireless ডাটার চাহিদা বাড়তেই থাকবে।

   5^th generation, 5G  হচ্ছে মোবাইল যোগাযোগ evolution এর পরবর্তী পদক্ষেপ। এর speed দ্রুত হবে,  অনেক বৃহৎ সংখ্যায় ডিভাইস connect করার ক্ষমতা থাকবে। প্রায় অনেক billion sensor, actuator, ও অনুরুপ ডিভাইস deploy করা যাবে ও ডিভাইসগুলো একে অপরের সঙ্গে communicate করতে পারবে।এদের চাহিদা খুব কম, একসঙ্গেও traffic volumeএ  প্রভাব ফেলবে না। 5G তে 1সেকেণ্ডে মুভি ডাউন লোড করা যাবে, data rate বেশী দেবে সেলের মধ্যে থাকা অনেক user দের একসঙ্গে ।5G বিস্তারিত আলোচনা করা হচ্ছে।

    What is 5G:-  5G(5th generation mobile networks or 5th generation wireless systems)

    5G হচ্ছে মোবাইল যোগাযোগ evolution এর  4G র পরবর্তী স্ট্যাণ্ডার্ড। 5G অফুরন্ত তথ্য access করা যাবে ও ডাটা পাঠান যাবে যে কোন লোক ও যে কোন বস্তুকে, যে কোন স্থানে ও যে কোন সময়ে। 5G শুধু মানুষকে মোবাইল connection দেবে তাই নয়, 5G  যে কোন ধরনের সর্ববাপী ডিভাইস, application, wearable, smart home, traffic safety/control, industry application ইত্যাদি সব ধরনের নুতন application কে connection দেবে এবং দ্রুত speedএ mediaও পাঠাবে। অন্য genaration এর তুলনায় এটা নির্দিষ্ট radio-access প্রযুক্তি নয়। এটা সামগ্রিক wireless mobile যোগাযোগের প্রয়োজন মেটাবে।এর speed হবে দ্রুত।    
5G requirement ও capabilities:- 5Gর i) massive system capacity, ii) very high data rate সর্বত্র, iii)very low latency, iv) ultra high reliabity ও availability, vi) deviceএর দাম খুব কম  ও কম এনার্জি খরচ কম ও v) network energy খরচ কম হবে। 5G তে সব বস্তু ও প্রত্যেক মানুষ interconnected থাকবে, সব একত্রিত হবে (forming a united whole)। অনুমান করা হয়েছে 2020 সালে সারা বিশ্বে মোবাইলে 50 billion ডিভাইস যুক্ত থাকবে যা হবে পৃথিবীর অধিবাসী ছাড়া হাজার বস্তুসহ সব কিছুর। প্রতিটি লোক স্থায়ীভাবে তাদের ডাক্তার, বন্ধু, সহকর্মী, client/supplier, security service, আরও অতিরিক্ত হচ্ছে তাদের car, fridge, তাদের bekary,  metro, airport, ঘর ইত্যাদিও internet এ যুক্ত থাকবে। 1 টা robot operation করতে পারবে, robot কে surgeon পৃথিবীর অন্য প্রান্ত থেকে control করবে। এই ধরনে কাজের জন্য 4Gর উপরে high bandwidth ও low latency দরকার। একটা হিসাবে বলা হয়েছে যে   Speed হবে 1-10 Gbps (theoretical নয়), হাজার হাজার sensor কে এক সঙ্গে connection দেবে। spectral দক্ষতা  4Gর  অনেক বেশী হবে। coverage ও signalling দক্ষতা উন্নত হবে, 1 millsecond latency হবে, 1000x bandwidth একক area তে, 10-100x নং  connection করা device থাকবে, 99.999% প্রাপ্যতা হবে, 90% coverage দেবে, ব্যটারী life হবে 10 বছর পর্যন্ত  ও networkএ energy ব্যবহার 90% কম  হবে। বর্তমান প্রযুক্তিতে nework ক্ষমতা 1000 গুন বাড়ানর এনার্জি খরচ এত বেশী হবে যা দেওয়া সম্ভম নয়। 5G যেন 10% এনার্জিতে কাজ হবে। 5Gর লক্ষ 10 Gbps speed ।  এসব 5Gর সাফল্য অর্জিত হবে প্রযুক্তির দ্বারা। কোন প্রযুক্তি ব্যবহৃত হবে তা স্থির হয় নি। কিছু evolutionery প্রযুক্তি নীচে আলোচনা করা হচ্ছে। আর একটা উল্লেখযোগ্য বিষয়, 5Gর যেন break না হয়।  Optical Fiber এর মত বিশ্বস্ত হতে হবে। উন্নত এন্টিনা ব্যবস্থা call drop-out কমাবে। এটা নিরাপত্তার জন্য দরকার। Huawei কোম্পানির 5G driverless car একে অপরের সঙ্গে ও infrastucture যা পেরোয় তার সঙ্গে interact করে।

   5G এনার্জি দক্ষ হবে। এনার্জি ব্যবহার একটা 5G networkএর প্রধান বিষয়।  5G তে বর্তমান এনার্জী খরচের 10% করতে হবে।

  5G র জন্য mobile ও base station এর মধ্যে network capacity বাড়াতে হবে, ঘন ঘন base station বসাতে হবে।

   5G Technology:-

    Network architecture:-5G তে সম্ভাবনাপুর্ন সেলুলার প্রযুক্তি যা indoor ও outdoor scenerio আলাদা করে ও অনেক প্রযুক্তি যেমন massive MIMO, এনার্জি দক্ষ যোগাযোগ, cognitive radio network ইত্যাদি। সম্ভাব্য নানা প্রযুক্তির উপর রিসার্চ চলছে।  state-of-art প্রযুক্তি যেমন cloud ও software defined (SDN) সেলুলার নেটওয়ার্ক। নেটওয়ার্ক প্রযুক্তি cloud RAN (C-RAN) ও SDN ইত্যাদির প্রযুক্তির উপর রিসার্চ চলছে। 

   Massive MIMO:- Massive MIMO network স্থিতিস্থাপক green small সেল দেয়। Trasmission point এ অনেক সংখ্যায় এন্টিনা থাকে যেগুলো অনেক userকে এক সঙ্গে পরিসেবা দেবে। Massive MIMOতে beamforming gain সবচেয়ে বেশী  ও interference কমাবে ও অনেক terminal এ অনেক মেসেজ পাঠান যাবে একই time-frequency resourse। প্রচলিত MIMO 3G ও 4Gতে study করা হয়েছে। Antenna array বাড়ালে capacity বাড়ে কিন্তু জটিলতার ও সাইজের জন্য LTE-A তে 8টার বেশী antenna ব্যবহার হয় না। কিন্তু বেশী সংখ্যায় antenna বাড়ালে zero forcing detector ভাল কাজ করবে। এটাকে massive MIMO বলে। এটাতে 5Gর সুবিধা হবে। Cellular ব্যবস্থায় base stationএ massive MIMO এন্টিনা  লাগান হবে এবং user (mobile)এর equipmentএ এন্টিনা 8 টার কম সংখ্যায় থাকবে। uplink(UL) ও downlink (DL) transmission  Capacity নাটকীয় ভাবে বেড়ে যাবে।

    Cost of power: 100 টা পর্যন্ত antenna বাড়ালে radiated energy দক্ষতা 100 গুন বাড়বে। কম স্থানে সিগন্যাল তীক্ষ্ণ করলে massive MIMO তে এন্টিনা প্রতি (emit) বিচ্ছুরন পাওয়ার খুব কম হওয়ার জন্য দক্ষতা বাড়বে। প্রচলিত MIMO থেকেও পাওয়ার কম লাগবে। কম দামের কম পাওয়ারের milliwatt amplifier লাগবে আগের প্রায় 10 watt amplifier এর বদলে। যদিও অনেক সুবিধা আছে এটা ব্যাবহার করতে অনেক কাজ করতে হবে।     

   Latecy:  Fading (ম্লান হওয়া) বেশী প্রভাবিত করে wireless data transmission এর latencyকে,  রিট্রান্সমিশন বা low rate error control coding গ্রহন করে fading কে বাধা দিতে ব্যবহার করা হয়। Massive MIMO প্রয়োগ করে receiving signal সুবিধা পাবে বিশাল সংখ্যায় space diversity ও MIMO সিগন্যাল প্রসেসিং থেকে  যেমন beamforming ও precoding fading ক্ষতিপুরন করবে। যদিও massive MIMO র অনেক বৈশীষ্ট  5G র চাহিদা পুরন করবে, তবু অনেক সমস্য সমাধান করতে হবে। যেমন

    Advanced signal processing algorithm:  সিগন্যাল beamforming করতে কয়েক শত (100s) এন্টিনাকে কে সমন্বয় করা সহজ কাজ নয়। এছাড়া, যদিও massive MIMO তে emit  পাওয়ার কমে জটিল প্রসেসের জন্য baseband সিগন্যাল প্রসেস করতে পাওয়ার খরচ বাড়বে। সিগন্যাল প্রসেস algorithm সহজ ও কার্যকরী হওয়া দরকার। real timeএ প্রসেস করা যাবে এমন linear ও তার কাছাকাছি algorithm প্রস্তাব করা হয়েছে। জটিলতা ও কার্যকারিতার মধ্যে tradeoff  বেশী করতে হবে। 

   Channel estimation: প্রতিটি UE (User Equipment) এর channel estimation uplink pilot দ্বারা করা যাবে। downlink estmation অনেক বেশী সুক্ষ্ম। যত শত এন্টিনা থাকবে downlinkএর তত orthogonal pilot থাকবে যা pilot দূষন করবে। এটা দুর করার সম্ভ্যাব্য উপায় হচ্ছে pilot allocation optimise করা, শক্তিশালী বা blind channel estimation algorithm ও contamination precoding করা ইত্যাদি।

   Hardware implementations: যদিও প্রতিটি  এন্টিনা ইউনিট সাধারন ও কম দামী এর phase noise  ও I/Q imbalance কমান যাবে। বিশেষ করে উচ্চ স্তরের modulation phase noise  amplifierএর ক্ষতি বেশী করবে white Gausian noise (AWGN) যোগ না করে। Phase noise ক্ষতিপুরন করতে উচ্চস্তেরর algorithm ডিজাইন করতে হবে।  

   Deployment Scenario:  5G কে density প্রয়োগ, D2D যোগাযোগ, সমন্বিত Multi-point transmission ও reception relaying  ইত্যাদি scenario র সম্মুখিন হতে হবে। কিভাবে Massive MIMO প্রযুক্তি সফল প্রয়োগ করতে  এই সব scenerioতে আরও reaserch করতে হবে।

    Internet of things (Billion of Connected Devices:- Internet  এর সঙ্গে সব  লোক ও device connect থাকাকে IoT বলে। ডিভাইসের সঙ্গে billion সংখ্যায় sensor secured ব্যবস্থায়, health monitor, door lock, cars, and wearable smart watch, dog colar interner ইত্যদিতে  যুক্ত থাকবে, এটাই  IoT।  2020 তে 50 billion থেকে 100 billion device internetএ connection হবে। সুতরাং  বিভিন্ন frequency bandএ এদের চাহিদা অনুযায়ী ব্যবস্থা করতে হবে। স্টেশনে দাঁড়িয়ে থাকার সময় ট্রেন বলতে পারবে কোন কোন seat খালি আছে। Device কে bandwidth দিতে হবে।একবার ফ্রিকোয়েন্সি set করলে কাজ হবে।

   Embeded ডিভাইস অন্য ডিভাইস ও server বা cloud কেও তথ্য পাঠাবে।

এই ডিভাইস গুলোতে সেন্সর থাকবে প্রেসার, টেম্পারেচার বা stress এর জন্য এবং actuator থাকবে ডিভাইস অফ / অন করার জন্য বা real timeএ adjustment করার জন্য। উদাহরন, যেমন ট্রাফিক লাইটগুলো টাইমে অফ / অন  control করা হয় দুর থেকে যাতে ট্র্যাফিক জট জানা যায় ও জট মুক্ত করা যায়। যদি গাড়িগুলো সরসরি ট্র্যাফিক কন্ট্রোলের সাথে যুক্ত থাকে তাহলে ট্র্যাফিক লাইটের দরকার হবে না। বিল্ডিং, ব্রিজ ইত্যাদির অবস্থা জানতে নজর রাখা যাবে। patient এর স্বাস্থের গুরুত্বপুর্ন ডাটা log করা যাবে তার স্বাস্থের অবস্থা জানতে। সম্ভাবনা প্রচুর। 5G ব্যাবস্থা বাস্তবে রুপ দিত latency (respose time) কম করতে হবে। বর্তমান network latency গড়ে অনেক দশক millisec। এটা 1 millisec করতে হবে।

    Next Generation Mobile Network Alliance মনে করে 5G ব্যবসার ও গ্রাহকদের চাহিদা পুরন করবে। Speed 10 Gbps হবে ও নুতন প্রযুক্তি Internet of Things, broadcast এর মত পরিসেবা দেবে ও প্রাকৃতিক বিপর্যয় হলেও প্রয়োজন মেটাবে।এ সব প্রয়োজন মেটাতে নুতন প্রযুক্তি যেমন mesh networking গ্রহন করতে হবে যাতে ডিভাইসগুলো সরাসরি যোগাযোগ করতে পারে base station এর উপর নির্ভর না করে। এগুলো bandwidth বাড়াবে, পাওয়ার কম করবে, infrastrutcureএর দাম কমাবে, spectral দক্ষতা বাড়াবে, network স্থিতিস্থাপকতা বাড়াবে ও  latencyও কম হবে।

    Device-to-device communications : প্রচলিত cellular প্রযুক্তিতে base station থেকে user equipment (UE) কানেকসন থাকে। 5G তে 2 রকম স্তরের প্রযুক্তি দরকার 1. Base stationএর জন্য Macrocell স্তর থেকে ডিভাইস যোগযোগ, 2. ডিভাইস স্তর থেকে ডিভাইস থেকে ডিভাইসে (D2D) যোগাযোগ। D2Dর 3টা প্রযুক্তিগত সমস্যা আছে যেমন Security, interference management ও resourse allocation।     

   Security- যেসব UE ডাটা দেওয়া নেওয়া করবে relay যেন সেটা access না করতে পারে ও রিলেকেও নিশ্চিত করতে হবে ডাটা যেন বিপজ্জনক না হয়।

  Interference Mangement- D2Dর জন্য channel গুলো যেন সযত্নে পরিচালনা করা হয় এবং D2Dর connection যে channel গুলো Base Stationএর সঙ্গে যুক্ত ভাবে use করা হয় সেগুলোও।

   Resourse allocation-সম্ভাব্য সমাধান D2D র জন্য নির্দিষ্ট এবং base station যেন অংশত relay ও channel বাছাই করে।

   এছাড়াও কিছু বাস্তব সমস্য হচ্ছে user দের ডিভাইস অন্যের ট্র্যাফিকের জন্য রিলে হিসাবে ব্যবহার করা হবে। তার জন্য incentive দিতে হবে। কারন এই রিলে হিসেবে ব্যবহারের জন্য bandwidth, storage ও ব্যাটারি খরচ হবে।

  cellular networkএ D2D  যোগাযোগ (connection) ব্যাবস্থায় system capacity ও network frequency share করে spectrum দক্ষতা বাড়ান যাবে, কারন এরা একে অপরের সঙ্গে যোগাযোগ করবে। এছাড়া D2D UE (DEU) গুলো ট্রান্সমিশন relayর কাজ করে একে অপরের জন্য multi-hop communication link স্থাপন করে। সুতরাং, এটা network coverage বাড়ায় ও উন্নত করে DUE relay দিয়ে। D2D commuicationর gain DUE pair সংখ্য পাওয়ার উপরে নির্ভর করে।(UE হচ্ছে User Equipment)।

  5G যুগে user রা বেশী মাত্রায় বিভিন্ন smart device ব্যবহার করে তাই communication range কমে ও interaction ঘন ঘন হয়। D2D communication গুরুত্বপুর্ন ভুমিকা পালন করবে।  

     Integrated fiber-wireless access architecture for mobile backhaul and fronthaul in 5G wireless data networks: যেখানে বর্তমানের  5G স্মার্ট মোবাইল wireless যোগাযোগ প্রযুক্তিতে প্রায় 10গুন বেশী মোবাইল ডাটা ট্র্যাফিক হয় তার জন্য wireless cell site  তৈরী করতে হবে প্রায় fibre optic ভিত্তিক backhaul ও fronthaul truck এ।

   Optical fibre access  বর্ধনশিল (scaleble) হতে হবে 2020 তে 5G  লক্ষকে পুরন করতে, যেমন speed 1-10 Gbps user terminal এ, 10Gbps backhaul truck এর জন্য, 1Tbps metro tranportএর জন্য ও 1 Pbps core transport এর জন্য হবে। RF bandwidth যা পাওয়া যায় তা বেশী gigabit মোবাইল ডাটা userকে দক্ষ ভাবে ব্যবহার করতে হবে ও wireless mmWave band (30-300GHz)এ ট্রান্সমিসন প্রযুক্তি অনুসন্ধান (explore) করতে হবে। এছাড়া integrated optical ও wireless access নেটওয়ার্কে  small cell প্রযুক্তি প্রয়োগ করতে হবে। মোবাইল ডাটা বেশী বাড়ছে, কিন্তু প্রচলিত cellular ও Wi-Fi networkএ RF band এ spectral resourse সিমীত, তাই প্রচুর মাত্রায় (i) spectral পুনপ্রয়োগ করতে হবে, (ii) নুতন উচ্চতর RF bandএ spectral অনুসন্ধান করতে হবে ও (iii) radio head এর মধ্যে multipoint operation করতে হবে। এই তিনটা প্রধান দিক high speed ও high capacity wireless networkএ প্রয়োগ করতে হবে। Cell size ছোট করে, সিমীত spetral resource small cell এর মধ্যে পুনপ্রয়োগ করে system ক্ষমতা বাড়ান যাবে।বেশী RF bandএ RF বেশী দুরে যায় না, small cell প্রযুক্তি ও higher RF band যুক্তভাবে নুতন frequency band প্রয়োগ করে ব্যাপক ডাটা বাড়ার সমস্যা দুর করবে, frequency পুনপ্রয়োগ ও multi-point প্রযুক্তির দ্বারা।

    10 Gbit/s এ small cellএর backhauling is challenging : mmWave র bandwidth 60GHZ পাওয়া যাবে। অর্থৎ ছোট cell BS UE কে 10Gbps speed এ ডাটা দেবে। সমস্য হবে ছোট সেল BSএ ডাটার backhauling। Optical fibre ছাড়া (fiber-to-home) FTTH backbone network থেকে ঘরে এত বেশী data rate দেওয়া যাবে না। কিন্তু সব ঘরে fibre optic করা খরচ সাপেক্ষ।

    Full Duplex:-  4G তে  frequency division duplex (FDD) ও time division duplex (TDD)  2টা আলাদা চ্যানেল ব্যবহার করে orthogonal transmit ও receptionএর জন্য, যেটা অর্ধেক radio resource নষ্ট করে। Full duplex spectrum দক্ষতা দ্বিগুন করতে পারে একই frequency ও  timeএ একসঙ্গে ট্রান্সমিট ও রিসিভ করে। এছাড়া Full duplex E2E packet delay কমায় ও network দক্ষতা বাড়ায়। দ্বিগুন spectrum দক্ষতার জন্য এটা 5G র উপযুক্ত প্রযুক্তি। এটা প্রয়োগ করতেও প্রযুক্তিগত বাধা আছে। Full-duplex transmission যেখানে দ্বিমুখী যোগাযোগ করে একই temporal ও spectral resourseএ, সেখানে এটা প্রচলন করা হয়েছে  wireless ব্যবস্থায় spectral দক্ষতা দ্বিগুন করতে। full-duplex transmission এ প্রধান সীবদ্ধতা হচ্ছে একই transceiver এ শক্তিশালী self-interference সিগন্যাল পরিচালনা করা যেটা ট্রান্সমিট এনটিনা রিসিভ এন্টিনাতে চাপায়। Full-duplex ব্যবস্থায় সবচেয়ে বেশী দক্ষতা পেতে self-interference signal রিসিভারের noise floor এ কমাতে হবে।  FD transceiver একই frquency তে একই সময়ে ট্রান্সমিট ও রিসিভ করতে সমর্থ। wireless node (BS, UE) প্রাপ্ত সিগন্যাল decode করতে পারে না self-interferenceএর জন্য, যখন একসঙ্গে একই ফ্রিকোয়েন্সি bandএ transmit করা হয় ট্রান্সমিট ও রিসিভ circuit এর মধ্যে । RF interference cancellation technique এবং বর্তমানের এন্টিনা ও digital baseband প্রযুক্তি ও RF interference cancellation প্রযুক্তির অগ্রগতির ফলে in-band FD radio তৈরী করা যাবে। FD যোগাযোগ spectral দক্ষতা দ্বিগুন করতে পারবে।FD ব্যবস্থা বেশী ডাটা রেট দিতে পরবে প্রচলিত half-duplex (HD) যোগাযোগ ব্যবস্থা থেকে। এটা latency কমাবে ও  wireless node যেমন  UE থেকে BS uplink গ্রহন করার সময় energy transfer করতে সাহায্য করে।        

    Self-Interference cancellation and suppression:-যেহেতু রেডিও সিগন্যাল তাড়াতাড়ি দুরত্বের সঙ্গে attenuate করে, BS গুলো থেকে local transmitting এন্টিনার পাওয়ার শত বা সহস্র গুন শক্তিশালী হবে। ট্রানসমিট ও রিসিপ্ট এন্টিনার পাওয়ার পার্থক্য খুব শক্তিশালী self-interference সৃষ্টি করে। সেজন্য আগে বিশ্বাস করা হতো যে full-duplex tranceiver দীর্ঘ সময়ের জন্য চলতে অপারগ। দুটো ট্রানসমিট এন্টিনা ও একটা receive এন্টিনা সঠিক দুরত্বে self-interference দুর করতে পারবে। RF ডিজিট্যাল interference cancellation এর সঙ্গে এন্টিনা cancellation যুক্ত করে full duplex অপারেশন করা যায়। অনেক self-interference cancellation প্রযুক্তি আছে। দুটো পদ্ধতি হচ্ছে-passive suppression ও active cancellation যাদের 4টা stage RF, Analog ও digital।

    Millimeter wave communication:- 5G তে শত শত Gbps পর্যন্ত  দ্রুত data rate বাড়াবার একটা দক্ষ পদ্ধতি  হচ্ছে bandwidth বাড়ান (expansion)। বেশীর ভাগ cellular network 3GHz র নীচে কাজ করে যেটা আগেই ফুরিয়ে গেছে। Bandwidth এর অভাবের জন্যই rich milimeter wave(mmWave) frequency spectrum অনুসন্ধান করা (explore) হচ্ছে যার ফ্রিকোয়েন্সি range 3 থেকে 300 GHz। 28, 38, 45 ও 60 GHz তে শক্তিশালী কয়েক ডজন frequency spectrum আছে। আশা করা যায় mmWave frequency spectrum এ network capacity 10গুন পর্যন্ত বেশী পাওয়া যাবে, যেটা লাভ দায়ক। mmWave communication academic ও indusry তে এর সম্ভাবনা স্টাডি করা হচ্ছে। mmWave প্রজেক্ট হচ্ছে, অসম wireless network সঙ্গে mmWave ছোট সেল access ও backhauling বিষয়ে। যদিও কিছুটা অগ্রগতি হয়েছে  প্রধান technical বাধাগুলো যেমন propagation বৈশীষ্ট ও measurement: যেহেতু বিভিন্ন frquency band এর propagation বৈশিষ্ট আলাদা এখনকার channel model এ সরাসরি mmWave communication প্রয়োগ করা যাবে না।

  High frequency spectrum এ অনেক বেশী frequency (mmWave) ব্যবহার করলে বেশী spectrum পাওয়া যায় ও অনেক বেশী Channel bandwidth পাওয়া যায়, হয়তো 1-2 GHz। যাইহোক, আরও একটা সমস্যা হবে মোবাইল তৈরী করা। যেখানে  band width 10-20 MHz ব্যবহার হচ্ছে। 5G র জন্য 50GHZ এর উপরে বিবেচনা করা হচ্ছে। এটা সারকিট ডিজাইন ও প্রযুক্তি ক্ষেত্রে প্রয়োগ challenge হবে,  যেহেতু এই পরিমান frequency বেশী দুর যায় না এবং বাধায় পুরো শোষিত হয়। wireless propagation বৈশীষ্ট বিবেচনা করে massive MIMO antenna ও mmWave যোগাযোগ প্রযুক্তি সেল coverage কমাবে।5Gতে সেজন্য small cell network আসছে।

    Automated network management:-Automation হচ্ছে একমাত্র সমাধান যাতে কম দামে ভবিষ্যতের জটিল 5G network পরিচালন করা যায়। এটার জন্য  বর্তমান Self-organised  network (SON) থেকেও ভালো intelligent ও unified self-management capacity দরকার। এটা পেতে অনেক টেকনিক্যাল সমসা সমাধান করতে হবে।

    Cognitive radio:- Wireless এর জন্য frequency spectrum এর অভাব সব সময়ই।  এটাও ঠিক, প্রচলিত spectrum পরিচালন পদ্ধতিতে frequency spectrum সব সময় পুরো ব্যবহার হয় না। Cognitive radio (CR)  secondary user (SU) দের primary user (PU) দের ফ্রিকোয়েন্সি band ব্যবহার করতে দেয় ক্ষতিকারক inteference ছাড়াই, এটা আশাব্যঞ্জক spectrum সদ্ব্যবহারের উপায়। CR এর 4টা প্রধান কাজ: স্পেট্রাম sense করা, স্পেট্রাম পরিচালনা, স্পেট্রাম দেওয়া/নেওয়া (sharing)ও স্পেট্রাম mobility।

5G ব্যবস্থায় 1GHz পর্যন্ত bandwidth দরকার যা  “spectrum crisis” বাড়াবে।  multi-RAT multi-layer অসম network প্রয়োগ করে স্পেট্রাম সদ্ব্যবহার বাড়বে। CR এর সাহায্যে 5G Base Station গুলো 2G/2G/4G netwok গুলোর frequency band ব্যবহার করতে পারবে; ছোট cell  macro cell এর frequency band ব্যবহার করতে পারবে; D2D যোগাযোগ network frequencyর উৎস (source)। CR এর বাস্তব প্রয়োগের জন্য  research করতে হবে। frequency sharing এর জন্য CR সহজেই আক্রান্ত হতে পারে।  Spectrum sensing, 2. Spectrum mobility ও 3. Security গুলোর উপর research করতে হবে

    GREEN COMMUNICATION:- Telecommunication ব্যবস্থায় Base stationএ 50% energy খরচ হয়। সেজন্য 5G green communication অর্জন করতে গেলে base station energy খরচ কমাতে হবে। BSএর power amplifier এ সবচেয়ে বেশী খরচ হয় যা প্রায় 22% সেজন্য energy দক্ষ power amplifier চাই। প্রচলিত cellular based ডিজাইন seamless coverage ও system capacity দিকে উপর নজর দেয়। Control/user plane আলাদা করা ও অসম (heterogenous) network আশাব্যাঞ্জক (promising) প্রযুক্তি হিসাবে বিবেচনা করা হচ্ছে। এছাড়া বিসম ( nonuniform) ট্রাফিকের জন্য BSগুলো sleepএ পাঠাতে হবে, কারন সর্বক্ষন চালু থাকলে এনার্জি অপচয় হবে। কম ট্র্যাফিক থাকলে BS এর কিছু অংশ service দেবে, অন্য BS গুলো পাওয়ার খরচ কমাতে কম  sleeping mode এ থাকবে। অনেক sleeping algorithm প্রস্তাব করা হয়েছে।  

    WWWW:-5G প্রযুক্তিতে সুবিধাগুলো  খুব ভালো connectivity ও coverage দেবে। এর জন্য World Wide Wirless Web বা WWWW উদ্ভাবন করা হচ্ছে। WWWW হচ্ছে comprehensive wireless ভিত্তিক web application যাতে  multimediaসহ সব 4G র চেয়ে বেশী speedএ পাওয়া যাবে। এ গুলো পেতে গেলে নুতন ধরনের connection দরকার যা আগের generation এর খামতি, coverage না পাওয়া, call drop, সেলের শেষের দিকে কার্যকারিতা কম। 5Gতে এগুলো ঠিক করতে হবে।

    Backhauling of small cells by massive MIMO over mmWave:   Mesh networks  এ wireless backhaul- Hierarchical টেলিযোগাযোগ নেটওয়ার্কে এ network এর backhaul অংশ  হচ্ছে core network বা backbone network এবং  নেটওয়ার্কের সীমানার ছোট subnetworkএর মধ্যবর্তী link। ডাটা rate বাড়লে wireless network coverage range কমে, service অঞ্চল cover করতে বিল্ডিংএ access point তৈরী করতে হবে। Mesh network এর flexible গঠনের জন্য তার খরচ কমাবে ও coverage দেবে।

     Mesh network এ access point গুলো wirelessএ connected হয় ও ডাটা পাঠায় gateway point এ/ gateway point থেকে।

  যেহেতু mmWaveকে wall দৃঢ়ভাবে block করে, বিল্ডিংএর সব ঘরে একটা করে ছোট BS  প্রয়োজন হবে যা mmWave bandএ transmit করবে। যে কোন UE (user equipment) কমপক্ষে যেন একটা BS এর সঙ্গে সব সময় line of sightএ থাকে।  ছোট cell BS এমন জায়গায় বসাতে হবে যাতে ঘরের সমস্ত UE line-of-sight (LOS) এর মধ্যে পড়ে। এই রকম LOS connection ছাড়া mmWave linkএর সম্ভাবনা কম।   

     Multiple access: non-orthoganal multiple access (NOMA)

 Spectral দক্ষতা বাড়াবার উপযুক্ত উপায়, কিন্তু ভবিয্যতের wireless communication systemএ এটা challanging, কারন  multimedia service interactive game ও television applicationএর ব্যবহার। এগুলোর জন্য দুর্লভ রেডিও ফ্রিকোয়েন্সী  spectum resourse NOMA দরকার।

   NOMAর প্রধান বৈশিষ্ট হচ্ছে এটা অনেক user কে তাদের channel conditon অনুযায়ী আলাদা পাওয়ার level দেয়, যেখানে এই user দের সঙ্গে যোগাযোগ একই সময়, code ও frequency channel এ ঘটে। উদাহরন স্বরুপ মনে করুন একটা cell এ দুজন user আছে, user 1 cell  BS র কাছে ও user 2 cellএর সীমানার কাছে। NOMA র প্রধান ভুমিকা হচ্ছে BS কে বলা দুটো user কেই একই সময়ে মেসেছ delivery করতে কিন্তু আলাদা transmition পাওয়ারে। বিষেশ করে user 2 কে বেশী transmition পাওয়ারে পাঠান হবে যেহেতু ওর channel অবস্থা দুর্বল। অন্য দিকে user 1 দেখছে 2টা মেসেজ একে অন্যের উপর চাপান আছে, যেগুলো আলাদা দুটো userএর জন্য। সেজন্য user 1 এর সিগন্যাল মোডেল টা বিশেয ধরনের multiple access (MAC) অর্থাৎ user 2 র মেসেজ আগে detect করবে এবং মিশ্রন থেকে আলাদা করবে। NOMA বেশী ভাল spectral দক্ষতা অর্জন করতে পারে অন্য orthogonal multiple access technique এর তুলনায় যেমন time division multiple access(TDMA), orthogonal frequency division (OFDM)ও code division multiple access (CDMA)।

   Gain এর প্রধান কারন NOMA wireless channel এর অবস্থা কাজে লাগায় সুবিধাজনক ভাবে TDMA, OFDM ও CDMA র তুলনায়।

   Wireless network virtualization:-5G  মোবাইল wireless নেটওয়ার্ক Virtualization হবে। wireless network virtualisation করলে নেটওয়ার্ক পরিকাঠামো  পরিসেবা থেকে আলাদা করা যাবে (decoupled), যেখানে একই পরিকাঠামোতে বিভিন্ন রকমের পরিসেবা থাকবে এর সবচেয়ে বেশী ব্যবহারের জন্য। ফলে অনেক wireless virtual network নেটওয়ার্ক যেগুলো বিভিন্ন service provider (SP) রা operate করে MNO ( mobile network operator) দের সঙ্গে physical subrtrate share করতে পারবে। যেহেতু, wireless network virtual পরিকাঠামো ও radio spectrum resourse core network খরচ ও capital expense এছাড়াও operation খরচ বেশী কমবে। তাছাড়া, mobile virtual network operator (MVNO) গুলো যারা VOIP, vedio call পরিসেবা দেয় MNO দের বেশী user পেতে। MNO রা অর্থ অর্জন কতে পারবে আলাদা থাকা virtualised network MVNO দের lease দিয়ে।

   5G networkএ  radio access  virtualisation ও advanced computation platform ব্যবহার করে dense network কাজে লাগায়। Virtual cell ধারনা (concept) প্রচলিত ডিভাইসের cell boundary দুর করে ও ডিভাইসের ক্ষতিকারক “cell-edge experience” কমায়। Cell boundary বাদ হলে link এর কাজ কমবে কারন ডিভাইস সেল-কেন্দ্র থেকে দুরে সরে যায়। Virtualised ডিভাইস কেন্দ্রিক networkএ network নির্ধারন করে কোন access point গুলো ডিভাইসের সঙ্গে যুক্ত করতে হবে। cell চলাচল করে ডিভাইসকে networkএর cell-centreএ  ঘিরে রাখে। 

    5G spectrum:- 5G ব্যবস্থায় trafic (data rate) চাহিদা বাড়লে  spectrum পরিমান বাড়াতে হয়। High frequency band সেন্টিমিটার wave (cmWave) ও millimeter wave (mmWave) range ব্যবহার করবে। wider channel bandwidth গ্রহন করলে data rate বাড়ে। আশা করা হচ্ছে 6GHz spectrumএর নীচে মোবাইল যোগাযোগের জন্য দেবে (allocate) World Radio Conference(WRC)2015 এবং WRC,2019 6GHz এর উপরে band spectrum দেবে। মোবাইলের জন্য  100GHz ফ্রিকোয়েন্সী range বিবেচনা করা হচ্ছে। Propagation সুবিধার জন্য 30GHz ভাল। 1GHz স্তরে বা তার উপর স্তরে 30GHz এর বেশী freqoency bandএ পাওয়া যাবে, এর উপরে  5G অসম network কম ফ্রিকোয়েন্সিতে wide area covarege দেবে ও high frequency network কে সহযোগ করবে। 5G র wireless access Spectrum 1GHz থেকে 100GHZ হবে। 5Gর wireless access এর জন্য spectrum range হবে 3GHz,1GHz, 10GHZ, 30GHZ ও 100GHz।  7