LTE - Aplicações Carlos Lorena Neto Email: clneto@cpqd.com.br GTSF Gerência Sem Fio, CPqD
Padronização 3GPP LTE Releases
Tecnologia Móvel e Tráfego de Dados Source: Cisco VNI Mobile, 2015
Terminais Móveis e Dados http://www.coadydiemar.cm/html/rb_volume6_2012.html 6 5 4 3 2 1 0 of Devices or Connections 7 76% 23% 4G 3G 2G 57% 33% 10% 1% 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Rápido Crescimento da Demanda de Tráfego 12 9 Exabyte per month 66% Annual Growth 7.4 11.2 Traffic Composition (Cisco 2013) File Sharing M2M Web/Data Video 6 3 2.8 4.5 2012 2017 0 0.2 2010 0.4 2011 0.9 2012 1.6 2013 2014 2015 2016 2017 100% 80% 60% 40% 20% 0% Julho 2011 % Devices Julho 2012 Agosto 2013 Smartphones CPE/Hotspot Dongles Modules Tablets Notebooks PC Cards Femtocells Voice Era Traffic Traffic and Revenue Decoupling Data Era Revenue
Comunicações Móveis - Evolução no Brasil Fonte: teleco.com.br
Uso do Espectro Eletromagnético http://www.gsma.com/latinamerica/2013/12
Banda LTE FDD http://niviuk.free.fr/lte_band.php
Banda LTE FDD No Brasil Bandas 28, 31, e 7 regulamentadas e leiloadas no Brasil para o 4G. Refarming do espectro do 3G/2G e outros leilões estão a caminho http://niviuk.free.fr/lte_band.php
Bandas LTE TDD http://niviuk.free.fr/lte_band.php
Faixas Anatel Item Tipo Serviço Duplex Faixa (MHz) Subfaixa Frequências (MHz) BW (MHz) Banda 3GPP Item A A SMP FDD 1800 E Item B A SMP FDD 1800 Extensão Item C A SMP FDD 1800 Extensão Item D A SMP FDD 1800 Extensão Item E B SMP FDD 2500 P 1740-1755 1737.5-1740.0 1765-1770 1770-1775 2500-2510 1835-1850 15 15 3 1832.5-1835.0 2.5 2.5 3 1860-1865 5 5 3 1865-1870 5 5 3 2620-2630 10 10 7 Item F C SCM TDD 1900 Extensão 1885-1890 5 35 Item G C SCM TDD 1900 Extensão 1890-1895 5 35 Item H C SCM TDD 2500 T 2570-2585 15 41 Item I C SCM TDD 2500 U 2585-2620 35 41
Evolução das Tecnologias Móveis Q4 2012 2G 3G 4G 5G BW: 200 KHz 5 MHz 20 MHz 100 MHz 200 MHz Bitrate: 10 Kbps 10 Mbps 300 Mbps 1,5 Gbps 10 Gbps Bps/Hz: 0,05 bps/hz 2 bps/hz 5-15 bps/hz 10-50 Latency: 150 ms 50 ms 10 ms 1 ms 1000x
LTE Modulation and Coding Scheme www.lte-bullets.com
Capacidade da Rede LTE Capacidade média por setor UE enb UE enb UE enb UE enb UE enb EPC Rede Externa UE enb Demanda de tráfego UE enb UE enb Número de máximo de usuários ativos simultâneos UE enb
Capacidade por Setor da Tecnologia LTE Modulação Adaptativa QPSK 16-QAM 64-QAM
Capacidade por Setor da Tecnologia LTE Modulação Adaptativa MCS: Modulation and Coding Scheme Fonte: 3GPP TS 36.213
Capacidade por Setor da Tecnologia LTE Cenário: Capacidade no Uplink com SISO Canal 5 MHz, Vídeo 500 kbps SNR: 9 db Taxa: 7.2 Mbps No. Usuários Vídeo Simultâneos: 8 No. Usuários PTT Simultâneos: 74 SNR: 15 db Taxa: 14.4 Mbps No. Usuários Vídeo Simultâneos: 16 No. Usuários PTT Simultâneos: 148 SNR: 3 db Taxa: 1.0 Mbps No. Usuários Vídeo Simultâneos: 2 No. Usuários PTT Simultâneos: 16 MCS: Modulation and Coding Scheme Fonte: 3GPP TS 36.213
Throughput LTE 700MHz 25km Uplink DL 15Mbps / UL 1.5Mbps CPE - Antena Omnidirecional
Throughput LTE 700MHz 25km
LTE - Throughput www.lte-bullets.com
Classes de Terminais LTE comercial LTE-A Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5 Classe 6 Classe 7 Classe 8 Peakrate DL/UL* 10/5 50/25 100/50 150/50 300/75 300/50 300/100 3000/1500 RF BW** 20 20 20 20 20 40 40 80 Mod DL 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM Mod UL 16QAM 16QAM 16QAM 16QAM 64QAM 16QAM 16QAM 64QAM MIMO DL Opcional 2x2 2x2 2x2 4x4 2x2, 4x4 2x2, 4x4 8x8 MIMO UL Não Não Não Não Não Não 2x2 4x4 * Peak rate (Mbps) ** BW (MHz) Release 8 Release 10
LTE - Standards Spec TS 36.1xx TS 36.2xx TS 36.3xx TS 36.4xx Descrição Requisitos de equipamentos: Terminais, base stations, e repetidores Camada física Camadas L2 e L3: Medium access control, radio link control, e radio resource control Arquitetura de comunicação de rede: S1 e X2 TS 36.5xx Testes de conformidade
LTE - Standards Spec TS 36.104 TS 36.141 Descrição LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E- UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E- UTRA); Base Station (BS) conformance testing
Bearers Model App1 QCI = 6, Non-GBR Serv1 App2 QCI = 1, GBR Serv2 Radio Bearer S1 Bearer External Bearer UE enodeb GW Internet PDCP PDCP GTP-U GTP-U GTP-U RLC RLC UDP UDP UDP MAC MAC IP L2 IP L2 IP L2 PHY PHY L1 L1 L1 UE enodeb GW LTE-Uu S1-U
QoS per Bearer QoS Class Identifier (QCI) - Guaranteed Bit Rate (GBR) and Non-Guaranteed Bit-Rate (Non-GBR) bearers.. Priority: Indica a prioridade relativa do bearer. Maximum Bit Rate (MBR): Identifica a taxa máxima para o bearer. Guaranteed Bit Rate (GBR): Identifica se a taxa de bit deve ser garantida ou não para o bearer. Aggregate Maximum Bit Rate (AMBR): total maximum bit rate a UE may have for all bearers in the same PDN connection.
Mobilidade A) Cell A Serving cell UE (2) (1) UE Session enodeb A EPC Fluxo de mensagens de dados e controle para o UE (A) UE em operação normal se conectou à enodeb A, estabelecendo sessão de comunicação de dados. B) Cell A Reference Signal enodeb A (B) O UE ao mover na direção da célula B, recebe o sinal de referência da enb B. (C) Caso o UE esteja em modo ATIVO e célula A atinja o Trigger Event, a enodeb A decide realizar o handover, o UE procura nova célula e se conecta à enodeb B. UE (3) Reference Signal Cell B enodeb B EPC
Estação Rádio Base enodeb
enodeb EPS EPC HSS IMS/NGN System Public Telephony Network UE enb UE enb MME PCRF Operational/ Corporate network UE S-GW P-GW Public Internet Network Estação Rádio Base (ERB) ou Evolved Node B (enodeb)
enodeb Gerenciamento de recursos de rádio Potência de transmissão Alocação de recursos Escalonamento de dados e terminais Gerenciamento de QoS Controle de dados no downlink (DL) e uplink (UL) Compressão de cabeçalho Medição de qualidade de sinal
Tipos de enodebs Arquiteturas: Split Ground based Compacta Aplicações: Fixa Transportável Móvel
Tipos de enodebs Arquitetura Ground-Based Antenas Cabos Coaxiais Equipamento em Solo: Banda-Base, RF, PA Torre Arquitetura Ground-Based - Altas perdas nos cabos coaxiais (Tx e Rx) - Necessidade de abrigo para módulos em solo (banda base, módulo de RF e PA (Power Amplifier) Backhaul Módulos Abrigados
Tipos de enodebs Arquitetura Split Antenas RRUs Fibra e Alimentação Torre Arquitetura Split - Necessidade de abrigo para módulos em solo (banda base) Equipamento em Solo: Banda-Base Backhaul Módulos Abrigados
Tipos de enodebs Arquitetura Compact Antenas BS Compacta Eth/Fibra e Alimentação Torre Arquitetura Compact - Zero Footprint Antenas Backhaul BS Compacta Eth/Fibra Backhaul Rádio P2P ou Satélite Torre Alimentação
enodebs Split Antenas e módulos de Potência Setor 1 Fibra óptica e cabo de alimentação Módulo Digital, Switch e Fonte de Alimentação (Rack 19 ) Backhaul (fibra óptica, satélite ou rádio ponto-a-ponto.
enodebs Compacta Antenas e enodeb Setor 1 Fibra óptica e cabo de alimentação Switch e fonte de alimentação enodeb Compacta Backhaul (fibra óptica, satélite ou rádio ponto-a-ponto.
Perfis de enodeb Capacidade >200 UE Alta Macro 128 UE Média Micro 64 UE Pico 16 UE Baixa Femto Cobertura Pequena Média Grande 20 m 200 m 2 km 20 km
Perfis de enodeb - Compacta - Banda Base no mesmo empacotamento do RF - Instalação completamente Outdoor
Terminal
Terminais LTE Terminal doméstico/empresarial Terminal outdoor Smartphone Dongle Terminal veicular
Ecossistema LTE 2646 equipamentos de usuário LTE lançados até fev/2015 Crescimento do número de equipamentos LTE Fonte: Global mobile Suppliers Association (GSA)
EPC
Arquitetura 2G / 3G www.slideshare.net
Arquitetura LTE CPRI Antena Cobre Microondas S-GW/P-GW Services External Networks: Internet and Operator Services Rx IMS SGi User Plane Control Plane enb EPC AU enb Fibra MME HSS PCRF Gx Gxc P-GW S5/S8 S-GW S11 HSS S6a MME Rede de Acesso Sem Fio Backhaul Core E-UTRAN S1-U S1-MME IMS: IP Multimedia Subsystem HSS: Home Subscriber Server MME: Mobility Management Entity PCRF: Policy and Charging Rules Function P-GW: Packet Data Network Gateway S-GW: Serving Gateway UE enodeb X2-U X2-C LTE-Uu enodeb UE: User Equipment
Antena Arquitetura LTE - ISP CPRI AU enb enb Rede de Acesso Sem Fio IMS: IP Multimedia Subsystem HSS: Home Subscriber Server MME: Mobility Management Entity PCRF: Policy and Charging Rules Function P-GW: Packet Data Network Gateway S-GW: Serving Gateway UE: User Equipment Cobre Microondas Fibra Backhaul S-GW/P-GW MME Core HSS Services EPC PCRF E-UTRAN UE External Networks: Internet and Operator Services Rx Gxc IMS Gx enodeb SGi P-GW S-GW S5/S8 S1-U ISPx User Plane Control Plane X2-U X2-C S11 LTE-Uu S1-MME HSS MME S6a enodeb