Praxe LTE technologie krásy sítě 4. generace

Transkript

1 Praxe LTE technologie krásy sítě 4. generace Praha Říjen 2013 Hynek Urban Nokia Solutions and Networks

2 Contents LTE letem světem Rozvoj LTE v porovnání s WCDMA Krásy LTE technologie Srdce LTE = Frequency domain scheduler Rychlost, odezva, efektivita LTE terminály Hlas v LTE a co s ním? CSFB SR-VCC LTE je tu a co dál? LTE Advanced 2

3 LTE se stává/stane mobilní technologií číslo 1 3 GSM. HSPA. CDMA WiMAX LTE Můžeme o tom vést spory, můžeme o tom pochybovat, ale to je tak jediné, co se s tím dá dělat. Všichni operátoři s GSM a HSPA plánují LTE HSPA, GSM bude provozováno společně s LTE ještě značnou dobu Všichni CDMA operátoři migrují k LTE (CDMA se chtějí zbavit co nejdříve) Všichni WiMAX operátoři migrují k LTE (WiMax už je zřejmě přestal zajímat) V Českých Budějovicích Mladé Boleslavi*, Karlových Varech* a Praze* by chtěl bydlet každý. * Částečné pokrytí LTE 10/2013

4 4 S LTE na věčné časy a nikdy jinak

5 LTE 2012,13 - fakta mluví za sebe Kde domov můj, aneb více než 90% LTE uživatelů se nachází v severní Americe a Asii. Vedoucími LTE běžci jsou pak Korea, USA a Japonsko LTE v chytrých telefonech Lumia iphone 5 Android VoLTE v komerčním provozu LTE rozložení uživatelů 40% 30% 20% 10% 0% Korea USA Japan NSN technologie ve všech těchto oblastech 5 >100 milliónů LTE uživatelů po celém světě >10x nárůst oproti roku 2011 Japonsko: nárust LTE uživatelů 1.5 years 3mn 3 months 6mn 3 months 9mn June September December

6 Start +1Q +2Q +3Q +4Q +5Q +6Q +7Q +8Q +9Q +10Q +11Q +12Q +13Q +14Q +15Q +16Q Start +1Q +2Q +3Q +4Q +5Q +6Q +7Q +8Q +9Q +10Q +11Q +12Q +13Q +14Q +15Q +16Q Rozvoj LTE v porovnání s WCDMA Počet uživatelů Procento uživatelů Subs [M] 80 Nástup LTE je daleko výraznější než WCDMA WCDMA 6.0% 5.0% 4.0% Market share3.0% Nástup LTE (poměrný) mírně zaostává v porovnání s WCDMA (velká penetrace mobilních uživatelů) WCDMA 60 LTE 2.0% LTE % 0 0.0% Začátek výstavby WCDMA sítí = 2Q/2003 Začátek výstavby LTE sítí = 1Q/2011 6

7 LTE/EPC architektura (Radio a Core) HSS Data Control S1_MME MME S11 PCRF IP Networks Radio enodeb X2 S1_U S-GW P-GW SGI Operator Services (IMS etc ) enodeb 7

8 Evoluce komponentů mobilních technologií Release 6 Release 7 direct tunnel Release 7 I-HSPA GGSN GGSN GGSN Release 8 LTE SAE GW SGSN SGSN SGSN MME RNC RNC Node-B Node-B = control plane = user plane Node-B Node-B přibírá funkci RNC enode-b 8

9 Krásy LTE - principy. Velmi rychlý Link Adaptation (modulace dle kvality kanálu) 64QAM Modulace TX Tx MIMO Channel Rx RX Advanced Scheduling Time & Freq. (Frequency Selective Scheduling) variabilita v šířce pásma Krátký TTI = 1 ms Transmission time interval DL: OFDMA HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request 1 2 NACK ACK UL: SC-FDMA 1 Combined 2 decoding Rx Buffer 9

10 Packet Scheduler srdce LTE

11 Frequency Domain Scheduling Frequency domain scheduling využívá resource bloky, které nejsou zarušené Toto NENÍ možné v CDMA systémech Resource block Carrier bandwidth 11 Vysílá se pouze v blocích, které nejsou zarušené Frequency

12 Inter-Cell Interference rychlost v trapu Inter-cell interference má výrazný vliv na rychlost dat V důsledku inter-cell interference může rychlost klesnout až o 50% přesto, že signál je dostatečně silný a zatížení sousední cell je nízké Mbps Důsledek inter-cell interference RSRP [dbm] off G=10 db G=0 db G = Geometry faktor = signál vlastní cell / cell působící interferenci 12

13 Příklad: Scheduler se 4 uživateli v jednom TTI Downlink: Scheduler obsluhuje všechny 4 uživatele v jednom TTI. Scheduler pracuje na základě vyhodnocení CQI ve frekvenční oblasti a výběrem nezarušených frekvenčních bloků optimalizuje výkon přenosového kanálu. (Channel aware) Uplink: Scheduler obsluhuje všechny 4 uživatele v jednom TTI. Scheduler využívá frequency hopping. (Channel unaware) 13

14 Musíme se pochlubit: NSN LTE Smart Scheduler ohodnocen jako nejlepší Nokia Solutions and Networks Smart Scheduler zahrnuje účinné řešení interferencí 14

15 Rychlost, odezva, efektivita.

16 Praktické datové rychlosti downlink (porovnání s 3G) DC-HSPA zdvojnásobuje HSPA datovou rychlost (5 MHz 10 MHz) LTE má vyšší datovou rychlost neboť používá širší pásmo (až 20 MHz) LTE je o +50% efektivnější než HSPA ve stejné šířce pásma Peak Practical, low load Practical, high load HSPA+ in 5 MHz 21 Mbps (42 Mbps MIMO) 3-8 Mbps Mbps DC-HSPA in 10 MHz 42 Mbps (84 Mbps MIMO) 6-16 Mbps 3-8 Mbps LTE 10 MHz 74 Mbps Mbps 5-12 Mbps LTE 20 MHz Mbps Mbps Mbps 16

17 Odezva jako blesk ms HSPA <30 ms Core RNC BTS Retransmissions downlink Retransmissions uplink Air interface Scheduling (LTE) UE LTE <15 ms HSDPA/R99 HSPA (10-ms uplink) HSPA (2-ms uplink) LTE scheduled LTE - preallocated 17

18 Příklad odezvy LTE a HSPA komerční sítě LTE HSPA Minimum 12 ms, průměr 13 ms Minimum 19 ms, průměr 26 ms 18

19 HSPA R6 HSPA R6 + UE equalizer HSPA R7 64QAM HSPA R8 DC- HSDPA + 3i, UL IC HSPA R9 DC- HSDPA+MIMO, UL progressive PC HSPA R10 QC- HSDPA+MIMO LTE R8 bps/hz/cell Vývoj účinnosti využití spektra spectral efficiency Evolution of HSPA efficiency LTE Downlink Uplink HSPA

20 LTE terminály

21 LTE USB Modem E392 Huawei E392 Qualcomm chip set MDM9200 LTE 100 Mbps (Cat 3) HSPA+ 42 Mbps (Cat 24) 2G: 900/1800/1900MHz 3G: 900/1800/2100MHz LTE: 800/900/1800/2100/2600MHz 2x2 MIMO 21

22 Nokia Lumia 920 LTE bands: 800, 900, 1800, 2100 and 2600 MHz HSPA bands: 850, 900, 1900, 2100 MHz Windows phone GHz dual core Snapdragon S4 Qualcomm 8960 processor 4.5 display Talk time 10 hours (3G) Battery 2000 mah LTE Category 3 22

23 Apple iphone 5C & 5S Model A1532 (5C), A1533 (5S) CDMA DOrA/B 800/AWS/1900/2100 DC-HSDPA 850/900/AWS/1900/2100, quadband GSM LTE 1/2/3/4/5/8/13/17/19/20/25 Model A1456 (5C), A1453 (5S) CDMA DOrA/B 800/AWS/1900/2100 DC-HSDPA 850/900/AWS/1900/2100, quadband GSM LTE 1/2/3/4/5/8/13/17/18/19/20/25/26 Model A1507 (5C), A1457 (5S) DC-HSDPA 850/900/1900/2100, quadband GSM LTE 1/2/3/5/7/8/20 Model A1529 (5C), A1530 (5S) DC-HSDPA 850/900/1900/2100, quadband GSM LTE 1/2/3/5/7/8/20 TD-LTE 38/39/40 současný rekord v počtu podporovaných pásem! 23 LTE FDD a TDD v jednom terminálu (zvýší se i u nás zájem o nepárové spektrum?)

24 Typické rozdělení spektra a mobilních technologií evropského operátora 2600 (10-25 MHz) Current Future LTE 20 MHz LTE hot spot capacity 2100 (10-20 MHz) HSPA Multicarrier HSPA HSPA capacity 1800 (10-25 MHz) GSM GSM + LTE MHz LTE capacity 900 (10-15 MHz) GSM + HSPA GSM + HSPA HSPA coverage + GSM maintenance EU800 (10 MHz) LTE 10 MHz LTE coverage 24

25 A co se stane s Vaším hlasem v LTE urně? CSFB nebo SR-VCC Cynická Strana Famózních Byrokratů Strana Retardační Víme Co Chcete (chceme) 25

26 Circuit Switched Fallback (CSFB) CSFB je v této chvíli nejpoužívenější řešení hlasu pro LTE CSFB přesouvá LTE terminál z LTE do 2G/3G (CS spojení) CS spojení není v LTE možné (CS doména v LTE neexistuje) CS Fallback handover Paging in LTE E-UTRAN MME MSC-S MGW 2G/3G RAN CS call setup in 2G/3G 26

27 Single Radio Voice Call Continuity (SR-VCC) Možnosti pro přechod hlasového spojení v případě opuštění pokrytí LTE 1) Handover z LTE VoIP do 2G/3G CS voice Voice handover z LTE VoIP do 2G/3G CS voice (SR-VCC) podpora VoIP v 2G/3G není nutná 2) Handover z LTE VoIP do 3G VoIP VoIP musí být implementován v 3G LTE VoIP 2G/3G CS voice Single Radio Voice Call Continuity (SR-VCC) LTE VoIP 2G/3G CS voice 2G/3G CS voice 2G/3G CS voice 27

28 Jak na hlasové služby v LTE? SV-LTE CS Fallback VoLTE with SR-VCC * VoLTE with HSPA VoIP VoLTE with full LTE coverage Voice bearer Network requirements CDMA CS voice Simple, no interworking requirements HSPA, GSM or CDMA CS voice Interworking in LTE, UTRAN, EPC and CS core LTE VoIP and HSPA, GSM or CDMA CS voice IMS + VoIP + SR- VCC LTE VoIP and HSPA VoIP IMS + VoIP + 4G- 3G ISHO LTE VoIP IMS + VoIP Terminal requirements Complex with dual radios Simple with single radio VoIP CS interworking LTE VoIP and HSPA VoIP Simple single radio LTE coverage requirement No need for full LTE coverage No need for full LTE coverage Good LTE coverage preferred Good LTE or HSPA coverage preferred Full LTE coverage preferred Simultaneous voice + data Yes, CDMA voice + LTE data Yes, GSM/HSPA voice + data Yes, LTE VoIP + data Yes, LTE/HSPA VoIP + data Yes, LTE VoIP + data Voice setup time Equal to CDMA CS voice CS voice setup time s Faster than CS voice Faster than CS voice Faster than CS voice First adopters Verizon and other CDMA ops 3GPP operators in the near term 3GPP operators in the long term HSPA operator?s CDMA ops with aggressive LTE rollout 28 = Challenge

29 LTE je tu a co dál? LTE Advanced

30 LTE-Advanced uvádí datové rychlosti přes hranici 1Gbps Bandwidth Extension 100 MHz 8x MIMO 4x Backward compatible to LTE Smooth migration from LTE to LTE-A Cooperative Systems Heterogeneous Networks Mobility 30