Desenvolvimento de um Sistema de Telecomunicações Sustentado em Plataformas Ópticas e de Rádio Avançadas com Gestão Integrada Paulo Jesus paulo-j-jesus@ptinovacao.pt Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 Este documento é propriedade intelectual da PT e fica proibida a sua utilização ou propagação sem expressa autorização escrita.
Índice Pág 02 Introdução 05 Estado de Arte 08 Requisitos 10 Implementação 16 Testes 23 Aplicações 25 Conclusões Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 01
1 Introdução Enquadramento e Objectivos Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 02
1 Introdução Enquadramento e Objectivos Projecto Panorama-Rádio Subprojecto do Projecto Panorama umbrela Programa QREN (01/2009 a 12/2010) Consórcio: PT Inovação e UA/IT. Esforço PT Inovação: 60 PM Investimento total : 277.942 Motivação Aposta em soluções rádio avançadas e eficientes PTP para a componente de backhaul nas bandas licenciadas. A inexistência de infra-estruturas de backhaul com capacidades adequadas para suportar os exigentes débitos agregados das tecnologias 4G; Rapidez de deployment (caso de operadores móveis não incumbentes) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 03
1 Introdução Enquadramento e Objectivos Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 04
1 Introdução Enquadramento e Objectivos Objectivos Desenvolver um equipamento rádio de backhaul ponto-a-ponto eficiente e convergente com a evolução das plataformas rádio: Arquitectura de hardware em full-outdoor; Operação na banda licenciada de 18 GHz, de acordo com as normas ETSI/ITU-R. Maximização do ganho do sistema (máxima potencia de transmissão versus máxima sensibilidade de recepção) Maximização da eficiência espectral Implementação de técnicas que melhorem o rendimento dos front-ends RF comuns caracterizados por uma elevada não linearidade, pelo que se torna inviável a sua utilização eficiente para técnicas de modulação de envolvente não constante e de elevada eficiência espectral Industrialização da solução rádio em tecnologia MMIC (Monolithic microwave integrated circuit ) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 03
2 Estado de Arte Tendências Tecnológicas Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 05
2 Estado de Arte Tendências Tecnológicas Tendências Tecnológicas No caminho para as redes da próxima geração: Convergência em OFDM/OFDMA e numa arquitectura de rede plana e all-ip; Outras técnicas importantes: MIMO e beamforming, AMC, HARQ, Códigos Turbo e LDPC Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 06
2 Estado de Arte Tendências Tecnológicas Evolução das Soluções de Backhaul Canais de LB elevada (56 MHz ou 80 MHz); ACM; Link aggregation; Diversidade de polarização CCDP recorrendo a XPIC; Supressão de cabeçalhos e compressão de pacotes Ethernet; Métodos inteligentes de optimização. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 07
3 Requisitos Solução de Backhaul Ponto-a-Ponto Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 08
3 Requisitos Solução de Backhaul Ponto-a-Ponto Solução de Backhaul Ponto-a-Ponto Elevada eficiência espectral superior a 5 bit/s/hz (numa única polarização); Canais com LB e nível de modulação elevado 56 MHz, 256 QAM; Arranjo de canais conforme os planos definidos nas normas ITU-R e/ou CEPT/ERC; Maximização da potência de transmissão e sensibilidade de recepção; Interfaces de tráfego de dados: Ethernet 10/100/1000 Mbit/s, PDH e SDH; QoS Classificação, prioritização e escalonamento de pacotes; Códigos FEC avançados para correcção de erros (códigos turbo ou LDPC); Latência inferior a 5 ms; Minimização do consumo de potência (possível utilização painéis fotovoltaicos). Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 09
4 Implementação Vista Global Esquemas de Desenvolvimento Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 10
4 Implementação Vista Global Interligação WTP-GbE SNT-M A unidade full-outdoor (WTP-GbE) será interligada a um EMILO-SNT Modular: Multiplexagem/desmultiplexagem dos diversos tipos de tráfego numa única interface GbE em fibra óptica; Separação entre o tráfego de dados e gestão através de tags VLAN; A alimentação da unidade WTP-GbE segue via cabo separado. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 11
4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Unidade Full-Outdoor Diagrama de Blocos Funcional SoC PVG610X possui um controlador interno de AMC, permite configuração em hot-standby e em co-canal em dupla polarização com recurso a XPIC: Permite velocidades de transmissão até 350 Mb/s com uma única polarização ou até 700 Mb/s em modo de polarização dual com XPIC. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 12
4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento SoC PVG610X Diagrama de Blocos Funcional Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 13
4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Placa BB/IF Transmissão Placa BB/IF Recepção Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 14
4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento PVG610X Foto de kit de desenvolvimento (configuração back-to-back) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 15
4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Placa RF Diagrama de Blocos Funcional Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 15
5 Testes Velocidades de Transmissão e Latência Simulações em ADS Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 16
5 Testes Velocidades de Transmissão e Latência PVG9610 Development Kits da Provigent Testes Ethernet (equipamento: N2X da Agilent) Pacotes de 64 Bytes Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 17
db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Filtros IF Transmissão Passa-Banda 850 MHz m1 freq= 850.0MHz db(s(2,1))=-0.040 0-20 -40-60 Forward Transmission, m1 db -80-100 -120 C11 C13 0.56 pf -140-160 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 freq, GHz m1 m2 m3 m4 freq= 830.0MHz freq= 840.0MHz freq= 855.0MHz freq= 865.0MHz db(s(2,1))=-0.075 db(s(2,1))=-0.154 db(s(2,1))=-0.009 db(s(2,1))=-0.039 m1m2 m3m4 0 L10 3 nh C18 6,8 pf C1x 3-10 pf C17 22 pf C10 15 pf 0.47 pf L9 3.3 nh C2x 2-6 pf C12 5.6 pf L8 3.3 nh C15 L6 3.3 nh 22 pf C14 15 pf C3x 3-10 pf C16 L7 3 nh 6.8 pf -5-10 -15-20 -25-30 -35-40 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 freq, GHz Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 18
db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Filtros IF Recepção Passa-Banda 650 MHz 0-20 -40-60 -80-100 -120-140 -160 m1-180 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 freq, GHz m1 freq= 650.0MHz db(s(2,1))=-0.110 m1 freq= 630.0MHz m2 freq= 640.0MHz m3 freq= 650.0MHz m4 freq= 660.0MHz db(s(2,1))=-0.022 db(s(2,1))=-0.076 db(s(2,1))=-0.110 db(s(2,1))=-0.092 0 m1m2m3m4 C4 0.56 pf C6 0.56 pf -5-10 -15-20 -25-30 L1 4.7 nh C1 6,8 pf C2x 3-10 pf C2 18 pf C3 18 pf L2 5.6 nh C3x 2-6pF C5 5.6 pf L3 5.6 nh C8 L4 5.6 nh 18 pf C7 18 pf C1x 3-10 pf L5 4.7 nh C9 6.8 pf -35-40 500 550 600 650 700 750 800 freq, MHz Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 19
5 Testes Simulações em ADS Filtros RF - Osciladores Locais Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 20
Mag. [db] Mag. [db] PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS DC Blocks 18 GHz m1 freq= 18.33GHz db(dcblock18g_mom..s(2,1))=-0.518 m1 0 9 GHz m2 freq= 4.500GHz db(dcblock9gv2_mom_a..s(2,1))=-16.951-50 0 5 10 15 20 25 30 0 Frequency m1 freq= 9.003GHz db(dcblock9gv2_mom_a..s(2,1))=-0.071 m1-10 -20 m2-30 -40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Frequency Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 21
db(s(2,1)) db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Acoplador Direccional 30 db m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))=-30.222-30.0 m1-30.5-31.0-31.5-32.0-32.5-33.0-33.5-34.0-34.5-35.0 17 18 19 20 26dB freq, GHz m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))=-26.382 23 db m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))=-23.034-26.0-23.0 m1-26.5 m1-23.5-27.0-24.0-27.5-24.5-28.0-25.0-28.5-25.5-29.0-26.0-29.5-26.5-30.0 17 18 19 20 freq, GHz -27.0 17 18 19 20 freq, GHz Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 22
6 Aplicações Cenários de Referência Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 23
6 Aplicações Cenários de Referência Cenários de Referência Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 24
7 Conclusões Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 25
7 Conclusões (I) Suporte de vários tipos de tráfego sobre Ethernet: Migração para arquitectura all-ip, mantendo conectividade com infra-estruturas de redes tradicionais (PDH e SDH); Tendência do mercado passará por soluções full-outdoor a curto ou médio prazo Maior eficiência, maior facilidade e redução de custos; Zero footprint; Minimização do consumo de potência. Interligação de fibra óptica permite: Maiores distâncias entre a unidade full-outdoor e a plataforma de serviços; Maior protecção face a descargas eléctricas; Óptima resistência a interferências de fontes externas. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 26
7 Conclusões (II) Trabalho Futuro As seguintes configurações estão em roadmap numa 2ª fase: Suportar outras bandas de frequências ITU-R (ex. 24 GHz) Operação em modo co-canal em polarização dupla CCDP (2+0) com recurso a XPIC; Esquemas de protecção de HW (1+1) hot-stanby. Esquemas de diversidade (espacial, polarização) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.2009 27
Executado por: Paulo Jesus Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) paulo-j-jesus@ptinovacao.pt Este documento é propriedade intelectual da PT e fica proibida a sua utilização ou propagação sem expressa autorização escrita.