A számításba vehető szélessávú vezeték nélküli technológiák bemutatása és tervezési szempontjai Cser Gábor RAN fejlesztési szakértő Magyar Telekom / Vezetéknélküli Hálózat Fejlesztési Ágazat
Magyar Mérnöki Kamara
Budapest, 2015. június 24.
Szélessávú vezeték nélküli technológiák
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 2
Mobil rendszerek, adatátviteli sebességek fejlődése
GSM áttekintés
Tervezési szempontok
UMTS áttekintés
LTE áttekintés
LTE - Advanced jellemzői
3G – 4G Tervezési szempontok
Forgalmi előrejelzések
2014-es frekvenciatender (Spektrumhelyzet Magyarországon)
5G bemutatása
Tartalomjegyzék
1G – NMT
Analóg rendszer
Csak hang, CS adat
GSM (2G)
Hang
GPRS, EDGE
UMTS/HSPA (3G):
Hang
Videotelefon
R99, HSPA, HSPA+
LTE (4G)
Csak adat
Hang (CSFB/VoLTE)
5G
Szabványosítás alatt
3
Mobil rendszerek, adatátviteli sebességek fejlődése
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
A mobilhálózatok adatsebessége exponenciálisan növekszik, amire szükség lesz...
Névleges átviteli sebesség [bit/s]
100 M
10 M
1 M
100 k
10 k
GPRS EDGE UMTS (R99)
HSPA
70k
230k 384 k
1 G
3G
2010 1998 2000 2002 2006 2008 2004
HSPA+
42 M
2G
2012 2015 után
LTE
150 M
LTE-A
4G
14.4 M
5G
1x 20MHz + 2x2 MIMO
Dual Carrier +HSPA+
5x20MHz + 2x2 MIMO 750Mbps
3 Gbps 5x20MHz + 8x8 MIMO
10 Gbps
2020
5G
GSM rendszer felépítése
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 5
Rendszer elemek
BTS
BSC
MSC
HLR/VLR
AUC/EIR
SGSN/GGSN
Roaming: mobil használat idegen hálózatban
Kezdeményezett hívás nem használja a honos hálózatot Fogadott hívás mindig a honos hálózat felől érkezik
GSM frekvenciasávok (Európa)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 6
Külön UL és DL sáv
GSM Vivőtávolság: 200kHz
FDD technológia (Frequency Division Duplex)
UL: 880 - 915MHz
DL: 925 - 960MHz
Duplex távolság: 45MHz
Sávszélesség: 35MHz
900MHz
UL: 1710 - 1785MHz
DL: 1805 - 1880MHz
Duplex távolság: 95MHz
Sávszélesség: 75MHz
1800MHz
Strukturált hálózat Azonos irányok Szektorok elválasztják egymást
Frekvencia újrahasznosítás (reuse)
Eltérő frekvenciacsoportok
BCCH (vezérlőcsatorna) TCH (forgalmi csatorna)
Frekvencia ugratás (Hopping)
Interferencia csökkentése Gyors Fading hatásának
csökkentése Alap zajszint növekszik
Kapacitás és frekvenciatervezés
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 7
Agner Krarup Erlang (1878-1929) Úttörő a telekommunikációs forgalom
számításában „Mindenkinek nem lehet dedikált
csatornát biztosítani” Erlang B tábla Adott torlódás mellett a szükséges
csatornaszám meghatározása 1E: 1 folytonos hívás, 1 órán keresztül
Kapacitástervezés – Optimális csatornaszám Frekvenciatervezés – Interferencia minimalizálás
# TRX 1 2 3 4
Erlang 2,9 8,2 14 20,2
Forgalom iránya, távolsága meghatározható
Több frekvencia, nagyobb kapacitás
Körsugárzó, vagy szektorsugárzó?
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 9
Csak a forgalom távolságát tudjuk Nehéz a frekvencia- és kapacitás
tervezés
Körsugárzó Szektorsugárzó: minden irány önálló antenna
A karakterisztika nem változik Az ellátott terület változik
Mechanikus vagy elektronikus antenna dőlés?
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 10
Oldalnyalábok jelennek meg Kiszélesedik a karakterisztika
Mechanikus dőlés Elektromos dőlés
Állomások elhelyezhetősége kötött Építmények magassága változó Domborzat van Eltérő forgalom Tiszta dominancia biztosítása kihívás
Tervezési cél: Tiszta dominancia létrehozása
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 11
Állomások közötti távolság egyforma Antenna magasságok egyformák Antennairányok egyformák Cellák nem „lövik túl” egymást
Az elmélet… …és a valóság
UMTS rendszer felépítése
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 13
GSM rendszerrel sok a közös elem
WCDMA jellemzői
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 14
Wideband Code Division Multiple Access
Koktélparty elv Handover típusok
Inter-system Hard Soft Softer (csak WCDMA-ban)
Teljesítményszabályozás 1500/sec
Moduláció QPSK 16QAM (csak DL) 64QAM (HSPA+; csak DL)
WCDMA
Scrambling kód DL: megkülönbözteti a cellákat
512 különböző kód UL: megkülönbözteti a mobilokat
Channelisation kód DL: megkülönbözteti a mobilokat UL: adat és a vezérlő csatornákat
elkülönítése
Kódfa
HSDPA jellemzői
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 15
SF=16 3.84Mcps/16=240kbps 5, 10, vagy 15 HS kód 16QAM bevezetése (4bit/szimbólum
Maximum 240*15*4=14.4Mbps)
Hybrid ARQ Link adaptáció 2ms-onként Scheduling: erőforrások elosztása
Round Robin Max C/I Proportional Fair
Nincs Soft handover „Best Effort” jelleg
High Speed Downlink Packet Access
HSUPA jellemzői (E-UL)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 16
Változtatható Spreading factor SF=2…256
BPSK moduláció Maximum 4 párhuzamos kód Adatsebesség:
2ms TTI: 2-SF2+2*SF4 5,76Mbps 10ms TTI: 1,44Mbps
Hybrid ARQ Soft Handover
High Speed Uplink Packet Access
HSPA+
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 17
SF16; 15 kód; 16QAM=14,4Mbps
64QAM (SW) 240kbps*15*6=21,6Mbps
Dual Carrier (SW) Max 2 vivő
2x2 MIMO (HW+SW)
Terminál támogatás szükséges
14,4Mbps
21Mbps 28Mbps
42Mbps 42Mbps
84Mbps
64QAM (6bit/szimbólum)
2x2MIMO
2x2MIMO 64QAM+
Dual Carrier
64QAM+ Dual Carrier
2x2MIMO
LTE rendszer felépítése
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 19
eNB – Enhanced NodeB
MME – Mobility Management Entity
Serving GW – Serving Gateway
PDN GW – Packet Data Network Gateway
RNC megszűnik, funkcióit MME és az eNodeB veszi át
LTE rádiós interfész
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 20
Sávszéleség:
Technológia: OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access SC-FDMA - Single Carrier FDMA 15kHz-es alvivők
Moduláció Rádiós viszonytól függően automatikusan változik QPSK –2bit/symbol 16QAM – 4bit/symbol 64QAM – 6bit/symbol
15000 [szimbólum/s /alvivő] * 6 [bit/szimbólum 64QAM-en] * 1200 [alvivő] = 108Mbps
Többféle sávszélesség, többféle moduláció
OFDMA fizikai alapok
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 21
Alvivők f(0) - alap frekvencia Δf – frekvencia osztás T(b) – szimbólumidő
f(0) = Δf = 1/ T(b) =15kHz
Az ortogonális alvivők nem zavarják egymást, könnyítik a detektálást
Ortogonális frekvenciák esetében
Nem ortogonális frekvenciák esetében Négyszögjellel modulált szinuszos vivők a
frekvencia-tartományban
Többszörös antennarendszerek - MIMO
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 22
M * N mátrix Csatorna komplex amplitúdó becslése
Moduláció Kódrate
Korrelálatlan antennák 2*2 MIMO: 1db Xpol 4*4: 2db Xpol, vagy XXpol
LTE: DL 2x2MIMO az alap Bonyolultabb mobil Kisebb jel/zaj viszony elég Nagyobb átviteli sebesség
2x2MIMO esetén 150Mbps
MIMO: Multiple Input Multiple Output
MIMO - Referencia jelek
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 23
Rádiós csatorna minőségének mérése
Referenciajelek két antenna esetén
Az LTE erőforrásai az idő-frekvencia síkon
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 24
A fő jelzéscsatornák a középső 1,4MHz-ben helyezkednek el
26
Vivőegyesítéssel és az antennarendszerek fejlesztésével növelhető a sebesség és a kapacitás A vivőegyesítéshez és az antennarendszerek használatához terminál támogatás is szükséges
Release 8 Release 10
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
27
A vivőegyesítés lehetőségei a bázisállomásokon
Hátrányok Előnyök 1. eset:
Az F1 és F2 cellák azonos pozícióban, átlapolódva hasonló lefedettséget biztosítanak
Leggyakrabban F1=F2 (azonos sáv)
2. eset:
Az F1 és F2 cellák azonos pozícióban, átlapolódva , F2 cellái kisebb lefedettséget biztosítanak
F1 és F2 eltérő sávban
3. eset:
Az F1 és F2 cellák azonos pozícióban de eltérő irányban, F1 megfelelő lefedést biztosít, F2-nek a nagyobb csillapítás miatt kisebb a lefedettsége
F1 és F2 eltérő sávban
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Vivőegyesítés csak azokon a területeken ahol az F1 és F2 frekvenciák átlapolódnak
Heterogén hálózatok (HetNet)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 28
Heterogén hálózat a lokális kapacitás és lefedettség növelésének az eszköze
Heterogén hálózat
Kisteljesítményű bázisállomások elhelyezése a makro hálózatban
Jelentősen eltérő interferencia viszonyok egy homogén hálózathoz képest
Femto (CSG = Closed Subscriber Group, zárt előfizetői csoport)
Csak a regisztrált felhasználók csatlakozhatnak
Komoly interferencia azon felhasználók számára, melyek a Femto területén vannak de a makro cellára regisztrálhatnak
Makro-Piko (OSG = Open Subscriber Group, nyílt előfizetői csoport)
Bármely felhasználó hozzáférhet az a Pico bázisállomáshoz
29
Koordinált többpontos hálózat (CoMP): hálózati MIMO
Hátrányok Előnyök
(LTEA LG)
CoMP (Coordinated/Cooperative Multipoint)
LTE: egyszerre egy cellával kommunikál a mobil CoMP: egyszerre több cellával kommunikál a mobil
Jobb hálózat kihasználás, jobb minőségű adatátvitel
Magasabb vett jelszint
Kisebb interferencia
Coordinated Scheduling
Hálózati koordináció
Csak a pillanatnyilag kiszolgáló cellán forgalmaz
Nagyobb adatsebesség érhető el
Joint processig
Több cella jelét veszi egyszerre a mobil
Utófeldolgozás a mobilban
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
30
Interferencia csökkentése a cellahatáron: ICIC bevezetése
ICIC (Inter Cell Interference Cancellation): cellánként eltérő frekvenciacsoportok használata a cellahatáron
Probléma:
A szomszédos cellák okozta interferencia jelentősen csökkenti az adatsebességet a cellahatáron
Megoldás:
Interferencia csökkentése a cellahatáron
Teljesítmény és frekvencia szabályozás interferencia függvényében
„X” Reuse: Soft reuse:
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
31
Relé rendszerek (RELAY) Hátrányok
Előnyök Nagy adatsebességű lefedettség növelése Adatsebesség növelése a cellahatáron Csoport mobilitás (pl. tömegközlekedés, sok
HO egyszerre)
Feladata
Az LTE air interface-en érkező adatok dekódolása, hibajavítása, majd újrakódolás utáni újraküldés
Akár sorba is köthetőek jelentős lefedettség-növelésre átvitel kiépítése nélkül
Forgalom aggregálása (repeater nem tudja!) Csak az üzemelés alatt van bekapcsolva
Működése
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
3G – 4G tervezési szempontok
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 33
Egyfrekvenciás hálózat Lefedettség tervezés: adott adatsebességre tervezés Cellák átfedésének minimalizálása Tiszta dominanciaterület létrehozása Interferencia csökkentése, Jel/zaj viszony maximalizálása
RRU berendezések használata
Rádiós berendezés az antenna közelében Kábelcsillapítás minimalizálása UL előerősítő nem szükséges
3G: Scrambling kód tervezés 4G: Physical CellID tervezés
A jelszint szükséges, de nem elégséges feltétel
34
3G: „cellalélegzés” az interferenciát okozó terhelés miatt
Kis terhelés: nagy lefedettség Nagy terhelés: csökkenő lefedettség
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Kültéri ellátáshoz szükséges jelszint
Beépítettség figyelembe vétele
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 35
Beltérben elhelyezkedő előfizetők
Beltéri ellátáshoz szükséges kültérben
mért jelszint
Beltéri plot (beépítettség figyelembe véve) Kültéri plot (nincs beépítettség figyelembe véve)
Világviszonylatban a mobil adatforgalom megtízszereződik 2014-2019 között
37
(CiscoTraffic forecast 2015)
A mobil video forgalom lesz a domináns, M2M kommunikáció négyszereződése várható
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
2.5EB 4.2EB
6.8EB
10.7EB
16.1EB
24.3EB
Smartphone-ok válnak dominánssá
38
(CiscoTraffic forecast 2015)
M2M eszközök rohamos növekedése várható
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
A forgalom 97%-át okos eszközök fogják forgalmazni
39
(CiscoTraffic forecast 2015)
Közép és Kelet Európában 18% (2014) 62% -ra nő smartphone penetráció 2019-re
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
LTE válik dominánssá, 2G eszközök száma erőteljesen csökken
40
(CiscoTraffic forecast 2015)
Forgalom technológiák közti megoszlása
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
2600
FD
D
280MHz-nyi spektrumot hirdettek meg, 104.15 milliárd Forint értékben
– Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
900
800
10MHz
30MHz
42
10MHz
900
800
10MHz
25MHz
20MHz
1800
18
00
180
0 26
00 T
DD
2600
FD
D
900
800
2600
FD
D
20MHz 15MHz
2600
TD
D
2MHz 2MHz
5MHz 5MHz
1MHz
5MHz
2015.06.24.
„A” Blokk : 33 225 mFt „B” Blokk : 31 725 mFt „C” Blokk : 27 200 mFt
„D” Blokk : 2 650 mFt „E” Blokk : 2 650 mFt „F” Blokk : 2 650 mFt
„G” Blokk : 3 000 mFt „H” Blokk : 850 mFt
„I” Blokk: 200 mFt
26 G
Hz
56MHz PMP
Az ajánlat pontértékét 60%-ban a kötelezettségvállalások, a lefedettség és az ütemezés határozta meg
2015.06.24. 43 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Nov 2015 Nov 2017 Nov 2019 Nov 2024 Nov 2014
„A”, ”B” & ”C” Blokkok
2600MHz es LTE lefedettség a 30 000 fő feletti települések 50%-án +
Lefedettség bármilyen frekvenciával a 30 000 fő feletti települések maradék 50%-án
Kötelezettség Vállalás
Adott114 település 50%-nak lefedése
1000-6000 fő
közötti települések lefedése 800MHz-en
96%-os lakossági és 90%-os területi országos beltéri
lefedettség térerősség alapon
99%-os lakossági és 90%-os területi országos beltéri
lefedettség térerősség alapon
1000 fő alatti települések lefedése
További1000 fő alatti települések lefedése
„G” Blokk
Frekvencia pályázat: nem csak a pénz számított, sőt…! (kötelezettségek és vállalások)
2600
FD
D
265MHz spektrum talált gazdára, 130.6 milliárd Forint értékben, 20 évre
– Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
900
800
10MHz
30MHz
44
10MHz
900
800
10MHz
25MHz
20MHz
1800
18
00
180
0 26
00 T
DD
2600
FD
D
900
800
2600
FD
D
20MHz 15MHz
2600
TD
D
2MHz 2MHz
5MHz 5MHz
1MHz
5MHz
2015.06.24.
„B”: 31 725mFt; Vállalt települések száma (<1k): 12/36 hónap: 350/1200
„C”: 27 225mFt; Vállalt települések száma (<1k): 12/36 hónap: 1100/1450
„D”:15 000mFt „E”: 10 425mFt „F”:10 000mFt
„G”: 3 000mFt; „H”: 850 mFt /nincs eladva
„A”: 33 225mFt; Vállalt települések száma (<1k): 12/36 hónap: 675/1611
„I” Blokk: 200 mFt/nincs eladva
26 G
Hz
56MHz PMP
Jelenlegi spektrumhelyzet
– Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
900
Vodafone: 10MHz Telenor: 8MHz Magyar Telekom: 9MHz
1800
Vodafone: 15MHz
1,8 1
2600
FD
D
800
2100
Az újonnan szerzett és a régi frekvenciablokkok elhelyezkedése
Magyar Telekom: 15MHz Vodafone: 15MHz Szabad:
5MHz Szabad :
5MHz Szabad :
5MHz
„F”: 5MHz Digi
2015.06.24.
„C”: 10MHz – Vodafone „A”: 10MHz – Magyar Telekom „B”: 10MHz – Telenor
„G”: 20MHz - Vodafone „A”: 30MHz - Magyar Telekom „B”: 20MHz – Telenor
2600
TD
D
„C”: 25MHz – Vodafone „H”: 15MHz – Sikertelen tender
Magyar Telekom: 15MHz Telenor: 30MHz
„A”:2 „B”: 2 C:1
Telenor: 15MHz
45
„D”: 5MHz MT
„E”: 5MHz MT
5G a mobil kommunikáció forradalma
47
(Internet)
3G-4G: Az emberek internete (okos telefonok) 5G: A dolgok internete (okos és önálló dolgok)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
5G: egy globális szabvány legyen 5G: meglévő szabványok evolúciója + kiegészítő új technológiák
48
1980 1990 2000 2010 2020 1G 2G 3G 4G 5G
NMT GSM UMTS LTE
Nagy kapacitás (1000x), kisebb
költség/bit
Egységes frekvencia
Technológia átjárhatóság
150
3 000
10 000
4G LTE-A 5G
Throughput (Mbps) 23
11
1
3G 4G 5G
RTT (ms)
Nagy adatsebesség
(≥1Gbps mindenkinek)
1ms RTT (M2M)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
5G berendezésekkel szembeni elvárások
49
1980 1990 2000 2010 2020 1G 2G 3G 4G 5G
NMT GSM UMTS LTE
Komplexitás csökkentése,
eszközök jobb kihasználása
Kisebb fogyasztás
Automatikus optimalizálás
(SON)
Szoftver definiált eszközök (router-ek)
Automatikus hálózati
integráció
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
1Gbps sebesség mindenkinek, 100Gbps lokálisan
50 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Alacsony frekvenciáklefedettség; Magas frekvenciáknagy sebesség
GHz 1 2 3 4 5 6 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Mobil sáv
5G elsődleges sáv
(2020)
5G kiegészítő sáv
(>2022)
Makro lefedettség
0,1-3km
1Gbps-4Gbps
Bw: 500MHz
Mikro lefedettség
50-200m
3Gbps-10Gbps
Bw: 2.5GHz
Lokális hálózatok
<50m
10Gbps-100Gbps
Bw: 40GHz
2015.06.24.
<6GHz: Evolúció; >6GHz: Revolúció
51 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
<6GHz: LTE kompatibilis; >6GHz LTE-vel nem kompatibilis
<6GHz
>6GHz
LTE-A Vivőegyesítés (maximum 5x20MHz: 750Mbps) Továbbfejlesztett MIMO (maximum 8x8: 3Gbps) Koordinált több pont (egyszerre több állomással kommunikáló eszköz) MTC (Machine Type Communication) LTE-Direct (Eszközök közötti kommunikáció) LTE-x LAA (Licence Assisted Access: 5GHz-es sáv) Dual Connectivity (több technológia egyidejű használata) Tömeges MIMO (>8x8; Antenna karakterisztika formálás – Beamforming) 5G Full duplex (azonos sávban, egyidejű DL és UL kommunikáció) Virtualizált RAN (felhő alapú hálózat, cellahatárok elvesznek) Új rádiós hozzáférési technológia (több ezer egyidejű kapcsolat, jobb spektrum
hatékonyság, nagyon alacsony késleltetés, extrém alacsony fogyasztás)
5G
2015.06.24.
LTE-M: Eszközök közötti kommunikáció – kis adatmennyiség hatékony átvitele
52 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Resource blokkok méretének csökkentése: olcsóbb, kisebb fogyasztású eszközök
Csak 1,4MHz sávszélesség a max. 20MHz helyett 180kHz-es RB-k helyett
15kHz letöltés 5kHz feltöltés irányban
Olcsó
Kis fogyasztás Jobb lefedettség
100x kapcsolat
2015.06.24.
<1ms késleltetésű közvetlen kommunikáció az eszközök között
53 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Eszközök közötti kommunikáció hálózati vezérlés mellett
Gyors váltás Access technológiák között (<10ms) Vezérlés központ felől Adatkommunikáció közvetlenül is
Pl. okos autók között
2015.06.24.
LAA: nem licenszelt sávok használata a nagyobb adatsebesség eléréséhez
54 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
LAA: Licence Assisted Access
Forgalomterelés
Kiegészítő DL sávként Csak letöltés
Vivőegyesítés Le- és feltöltés egyaránt
2015.06.24.
Dual connectivity: egyidejű kapcsolat két technológiával
55 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Szétválik a jelzés és az adatcsatorna
Pl. LTE és 5G egyidőben Forgalomterelés Interferencia koordináció Kisebb fogyasztás
Jelzéscsatornák átvitele Licenszelt sávon
Adatátvitel Nem licenszelt sávon
2015.06.24.
Tömeges MIMO a sebesség növelése érdekében
56 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Csak magas frekvenciákon alkalmazható (hullámhossz antennaméret)
Nagy adatsebesség Nagy kapacitás mm-es hullámhossz LTE-vel kompatibilis
64x64 128x128 256x256
2015.06.24.
Teljesen duplex kommunikáció
57 – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
Megduplázza a spektrum kihasználását
Jelenlegi duplexitás: Frekvencia osztás (FDD)
Eltérő frekvencia Azonos időpillanat
Időosztás (TDD) Azonos frekvencia Eltérő időpillanat
5G duplexitás: Teljesen duplex kommunikáció
Azonos frekvencia Azonos időpillanat
2015.06.24.
Virtualizáció
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 58
Cellahatárok elvesznek Processzálás a „felhő”-ben Nem a UE-k követik a hálózatot, a hálózat követi a UE-kat
Paradigmaváltás: Cellás hálózat helyett virtualizált hálózat
5G: Új hozzáférési technológiák
– Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 59
Nagy adatsebesség elérése kis fogyasztás mellett
5G-vel szemben támasztott követelmények teljesítése
Spektrum hatékonyság
Nagy adatsebesség
Kis késleltetés
Sok előfizető egyidejű kiszolgálása
Lehetséges hozzáférési alternatívák
SCMA (Sparse Codebook Multiple Access)
VSF-OFCDM (Variable Spreading Factor Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing)
FBMC (Filtered Bank Multi Carrier)
Filtered OFDM
2015.06.24.
Az átviteli hálózat fejlesztésére is szükség lesz
60
(5G: Technology Vision –Huawei)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
NGMN: szervezet az egységes szabványosításért 5G szabványosítása, 2020-as kereskedelmi indulással
61
Már 21 operátor csatlakozott az NGMN-hez, hogy az 5G világszabvány legyen
NGMN (Next Generation Mobile Network) Operátorok által vezetett kezdeményezés Következő generációs mobil hálózat kidolgozása (ipar és a kutatási partnerek segítségével ) DT az alapító tagja a Vodafone, az Orange, a KPN, az NTT DoCoMo és a China Mobile-lal (2006)
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –
2014 2015 2017 2016 2018 2019 2020
5G kezdeményezés
0 1 2 3 Szabványosítás
Elvárások : MWC 2015 Teszthálózatok Kereskedelmi indulás
Különböző igényekhez különböző hozzáférési technológia
– Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 62
Otthoni alkalmazások
Kis adatsebességű, nagy távolságú alkalmazások
Nagy adatsebesség,
mobil alkalmazások
WLAN Bluetooth 5G?
Távirányítás Ablak, ajtó Fűtés / hűtés Szórakoztató elektronika
2G, 3G 5G?
Házon belüli tűzjelző rendszerek Mérőrendszerek Logisztika követés
LTE, LTE-A, 5G Önműködő alkalmazások Szállítás Egészségügy
Technológia Felhasználás
2015.06.24.
GSM csatornák
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 64
Hang/Adatforgalom kezelése Forgalmi csatornák (TCH: Traffic Channel):
Full rate TCH (TCH/F) Half rate TCH (TCH/H)
Jelzéscsatornák: Mobil és bázisállomás közötti jelzésátvitel BCCH (Broadcast Common Channel)
Cellaválasztáshoz szükséges információk (LAC, Szomszédok, CellID, DTx…) Teljesítmény szabályozás SCH (Synchronization Channel): TDMA keretstruktúrára szinkronizálás SDCCH
Location update SMS
CBCH (Cell Broadcast Channel)
Forgalmi és jelzés csatornák
UMTS Teljesítmény szabályozás
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 65
Open loop Hívás felépüléskor Becslés alapján
Closed loop Hívás közben Pontos mérés alapján 1500/sec Emel/csökkent Nincs tartás
Nincs szinten tartás
UMTS Processing Gain
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 66
Gp=10Log(Rchip/Rbit) Rchip=3,84Mchip/sec SF: 4-512 Chip: kódolt adat Chiprate: kódolt adat sebessége
Kiemeli a hasznos jelet a zajból
Gp(384kbps)=10dB Gp(12kbps)=25dB
UMTS Handover típusok
2015.06.24. – Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás – 67
Inter-System Handover Különböző technológiák között
Softer Handover UMTS cellák között
Azonos állomáson Azonos frekvencián
Soft Handover Egyedülálló a CDMA rendszerekben UMTS cellák között
Hard Handover Különböző UMTS frekvenciák között
Softer handover egyedülálló a UMTS rendszerben
2015.06.24. 68
Miért OFDM?
Keskeny sáv (GSM) Egyszerű vevő
Kis adatsebesség
Szimbólumok közötti átfedés a késleltetés miatt
Egyszerű detektálás
Széles sáv (WCDMA) Összetett vevő
Nagy adatsebesség
Robosztus rádió adásmód
Bonyolult detektálás
OFDM
Additionally: Flexibile frequency
band usage
Mindkét technológiából a kedvezőbbet használja
– Cser Gábor Magyar Telekom - Szélessávú vezetéknélküli technológiák MMK előadás –