Evolução Tecnológica com HSPA+ (HSPA Evolved) Paulo Breviglieri Rio Wireless Abril de 2008
Evolução Tecnológica HSPA Rel 99 WCDMA Rel 5 (HSDPA) HSPA Rel 6 (HSUPA) In Band DL: 384 kbps UL: 384 kbps DL: 14.4 Mbps UL: 384 kbps DL: 14.4 Mbps UL: 5.72 Mbps CDMA CDMA/TDM OFDMA 1999 2007 2008 2009 2010 2011 2012
HSDPA High Speed Downlink Packet Access Visão Geral Introdução da experiência de banda larga Suporte a aplicações que demandam alta velocidade de download Incremento de velocidade Downlink Até 7.2 Mbps (14.4 Mbps previstos no padrão) Uplink Mesmas taxas do Release 99 Incremento de eficiência espectral 300% de ganho na capacidade para download (throughput do setor) Introdução de novos mecanismos Modulação adaptativa Scheduling, H ARQ (retransmissões automáticas) Novos canais lógicos Redistribuição de funções entre elementos de rede (p.ex. entre RNC e Node B)
HSUPA High Speed Uplink Packet Access Visão Geral Experiência de banda larga plena com alta velocidade e baixa latência Incremento de velocidade no uplink Velocidade máxima de 5.76 Mbps Significativa redução de latência (85%) em relação a sistemas Release 99 Serviços e aplicações Oferta de serviços existentes com maior velocidade e qualidade Novos serviços como VoIP com QoS, videotelefonia (packet switched) MBMS (Multimedia Broadcast and Multicast Services) Introdução de mecanismos avançados Hybrid ARQ Intervalos de tranmissão (TTI) menores Modificações limitadas às camadas PHY (Node B) e MAC (Node B e RNC) Técnicas adicionais (p.ex. cancelamento de interferência e diversidade 4 Rx) podem contribuir para ganhos de capacidade de até 400%
HSPA Baixa Latência A Perspectiva da Operadora (T Mobile Click Boom) Round Trip Delay Latência (ping) Rel 99 HSDPA HSUPA 150 190 ms 60 100 ms 22 62 ms
Evolução Tecnológica HSPA+ (HSPA Evolved) In Band Rel 99 WCDMA Rel 5 (HSDPA) HSPA Rel 6 (HSUPA) Rel 7 Rel 8 Rel 9 & Beyond HSPA+ (HSPA Evolved) DL: 384 kbps UL: 384 kbps DL: 14.4 Mbps UL: 384 kbps DL: 14.4 Mbps UL: 5.72 Mbps DL: 28 Mbps UL: 11 Mbps DL: 42 Mbps UL: 11 Mbps DL: 84 Mbps UL: 23 Mbps CDMA CDMA/TDM OFDMA Downloads em banda larga Serviços IP Uploads em banda larga Baixa latência VoIP, packet VT, PTT Multicast (MBMS) 1999 2007 2008 2009 2010 2011 2012
HSPA+ (HSPA Evolved) Release 7 Dobro da Capacidade de Dados sobre HSPA Dobro das velocidades de pico H S P A + Ganhos de Capacidade de Voz de até 3X sobre Rel 99 Voz sobre HSPA também libera capacidade para dados Desempenho Otimizado em 5 MHz Para portadoras existentes, realocadas (refarmed) e novas Experiência do Usuário Enriquecida Maior velocidade e duração de bateria, menor latência e período de call setup Alavancagem do Ecosistema 3G Upgrades incrementais a custos marginais
Evolução da Oferta de Voz em Redes UMTS / HSPA / HSPA+ HSPA+ possibilita duas opções para oferta de voz Ambas contribuem para incremento de capacidade e aumento do tempo de conversação CS sobre HSPA R99 CS Mapeamento de voz (CS) sobre canais HSPA compartilhados Qualidade equivalente a CS Nenhum impacto no core network Utilização de Circuit Switched (CS) e canais dedicados VoIP sobre HSPA VoIP end to end com QoS Qualidade equivalente a CS Serviços de voz mais ricos Migração a arquiteturas all IP
HSPA+ (HSPA Evolved) Release 7 Capacidade de Voz por Setor (5 MHz) Ganho significativo sobre Rel 99 Manutenção da Qualidade WCDMA R99 68 1X HSPA R6 93 1.3X HSPA+ R7 182 2.6X LTE 200 2.9X
HSPA+ (HSPA Evolved) Release 7 Capacidade de Dados por Setor em Mbps (5 MHz) Downlink Uplink HSPA HSPA+ LTE 7.81 8.1 HSPA HSPA+ LTE 2.3X 2.35X 3.28 3.44 1X 1.55 1X 2.61 1.7X 2.1X R6 HSPA bas eline (RxDiv+RAKE) R7 HSPA+ (2x2 MIMO) LTE 2x2 MU MIMO R6 HSPA Baseline R7 HSPA (RxDiv+IC) LTE 1x2 MU MIMO
HSPA+ (HSPA Evolved) Desempenho Otimizado na Oferta Simultânea de Voz e Dados Throughput por Setor (downlink, best effort) versus Usuários de Voz Throughput remanescente (kbps) Ganho de ~3x Capacidade excedente para dados com voz sobre HSPA Capacidade de cados com voz sobre CS HSPA Rel 5 (Voz CS, equalizer) HSPA+ (sem MIMO) Usuários de Voz
Compatibilidade Reversa Atualizações Tecnológicas Simples e Econômicas RNC Upgrade de SW Nobe B Algumas funções requerem apenas upgrade de SW Dispositivos HSPA+ Compatibilidade reversa com R99, R5, R6 Compatibilidade reversa garante introdução transparente Dispositivos R99, HSPA e HSPA+ operam na mesma rede Atualização econômica para cobertura ubíqua Alavancagem de ativos existentes (sites, RAN, core network e freqüências)
Throughput máximo 1.8 Mbps 7.2 Mbps 7.2 Mbps 28 Mbps 10 Mbps Primeiros ASICs Comerciais MSM6271 HSPA R5 MSM6281 HSPA R5 MSM7201 HSPA R6 MDM8200 HSPA+ R7 QSC7230 HSPA+ Disponibilidade de hardware Q2 08 Q4 08 Rel 99 WCDMA +200 M usuários, 197 redes lançadas em 87 países Rel 5 HSDPA Rel 6 HSUPA 165 redes em 75 países Disponibilidade de semicondutores viabilizam HSPA+ R7 no início de 2009 Rel 7 HSPA+ Redes lançadas em 2009 MDM8200 Trials com Operadoras Rel 8 (HSPA+, EPS/LTE)* 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Término da padronização (Conformance Test Specification finalizada) Lançamento de dispositivo comercial compatível com o padrão * Lançamento comercial condicionado ao progresso da padronização
Comparativo de Desempenho Velocidades Máximas 42 Mbps 14.4 Mbps 14.4 Mbps 11 Mbps 7.2 Mbps 7.2 Mbps 5.76 Mbps 48 kbps 48 kbps 28 Mbps Suporte no padrão Dispositivos comerciais 384 kbps 384 kbps 3.6 Mbps 1.8 Mbps 384 kbps 2 Mbps DL UL DL UL DL UL DL UL DL UL GSM/GPRS EDGE HSDPA HSUPA HSPA Evolved
Adoção de HSPA+ Reconhecimento dos Benefícios Testes em 2008 These trials will help us to ascertain whether HSPA+ voice and data capacity enhancements will be able to leverage existing UMTS assets, including radio spectrum, to prolong the lifespan of current UMTS networks still further. Steve Pusey, Global CTO of Vodafone Telecom Italia relies on HSPA technology to provide the most advanced services to its customers, and we are excited about the opportunities delivered by HSPA+ Stefano Nocentini, head of Telecom Italia Lab Telstra's Next G network is fully enabled with HSPA, delivering to Australians a world class wireless mobile and broadband experience. We are committed to commencing the introduction of HSPA+ later this year Mike Wright, Telstra's executive director of wireless HSPA+ provides a clear path for us to evolve our existing high speed networks to provide the best wireless broadband services through increased network capacity and the highest data speeds. Christian Salbaing, managing director of European telecom at Hutchison 3G Europe
HSPA+ (HSPA Evolved) Velocidade e Capacidade Sistêmica Superiores Releases 7 e 8 Velocidade Taxas de Pico DL UL MIMO (2x2 MIMO) 28 Mbps (16 QAM) 42 Mbps (64 QAM) 1 11 Mbps (16 QAM) Non MIMO 14 Mbps (16 QAM) 21 Mbps (64 QAM) 11 Mbps (16 QAM) Capacidade Sistêmica HSPA Evolved (Non MIMO) Ganho de Capacidade (Versus Release 6 Baseline TR 25.814) DL UL 1.5x 1.8x 1.7x 1.9x (2Rx + IC) 3.5x 4.6x (4 Rx + IC) 1 Estimativa, padronização do Rel 8 ainda em andamento; Referências: 25.306, R1 062437, R1 062266
HSPA+ (HSPA Evolved) Operação Multicarrier (Multiportadora) Funcionalidade proposta para o Release 8 do padrão 3GPP (ainda em discussão) Agregação de duas portadoras HSPA de 5+5 MHz Terminal capaz de sintonizar e demodular duas portadoras simultaneamente Duplicação das velocidades máximas de transmissão Possibilidade de aumento de throughput sem demanda de novas funções no aparelho (como MIMO e modulação QAM de alta ordem) Node B 5 MHz 5 MHz HSPA Portadora #1 HSPA Portadora #2 Portadoras Agregadas Dispositivo HSPA Multiportadora Utilização otimizada do espectro em 850 e 2100 MHz
Evolução Tecnológica LTE In Band Rel 99 WCDMA Rel 5 (HSDPA) HSPA Rel 6 (HSUPA) Rel 7 Rel 8 Rel 9 & Beyond HSPA+ (HSPA Evolved) DL: 384 kbps UL: 384 kbps DL: 14.4 Mbps UL: 384 kbps DL: 14.4 Mbps UL: 5.72 Mbps DL: 28 Mbps UL: 11 Mbps DL: 42 Mbps UL: 11 Mbps DL: 84 Mbps UL: 23 Mbps CDMA CDMA/TDM OFDMA Downloads em banda larga Serviços IP Uploads em banda larga Baixa latência VoIP, packet VT, PTT Multicast (MBMS) Capacidade e QoS adicionais para serviços em tempo real (p. ex. VoIP) MIMO Compatibilidade reversa DL: até 278 Mbps 3 UL: até 57 Mbps 3 OFDMA no downlink SC FDMA no uplink Larguras de portadora flexíveis (até 20MHz) 4 Modos FDD & TDD comuns MIMO/SDMA de alta ordem LTE 1999 2007 2008 2009 2010 2011 2012+
LTE Long Term Evolution Alavancagem do ecossistema 3G e oferta de serviços avançados com alta capacidade e velocidade Nova interface aérea OFDMA (downlink) e SC FDMA (uplink) Conceitos similares aos de HSPA+ (modulação adaptativa, H ARQ, MIMO etc.) Portadoras de largura superior (5 a 20 MHz) Bandas e modos flexíveis Larguras de banda variáveis (até 20 MHz) Alocação de banda assimétrica (uplink / downlink) Modos flexible duplex (FDD, TDD, FDD half duplex) Alta velocidade 278 Mbps (downlink) / 57 Mbps (uplink) em 20 MHz Otimização de interferência e cobertura Maior velocidade nos limiares da cobertura Suporte a broadcasting em freqüência única (SFN) Migração simples com dispositivos multimodo
LTE Complementa HSPA+ HSPA+ Desempenho otimizado em faixas de 5 a 10 MHz O upgrade mais natural e econômico a partir de HSPA Compatibilidade reversa com todos os estágios anteriores (R99 a R6) Desempenho ótimo para portadoras de 5 MHz (únicas ou agregadas) Suporte a MIMO LTE Ideal para operações em faixas largas (até 20 MHz) Solução móvel OFDMA ótima para faixas novas e não utilizadas Largura de banda flexível, modos FDD e TDD Maior velocidade decorrente de maior quantidade de espectro e utilização de MIMO (ordens mais altas) Complementa HSPA+ e interopera de modo transparente
Considerações Finais Evolução com HSPA e HSPA+ (HSPA Evolved) Evolução in band em 850 ou 2100 MHz com HSPA e HSPA Evolved Eficiência espectral maximizada em canais de 5 MHz Operação transparente após a introdução de LTE em novas faixas Ótimo aproveitamento de investimentos e infra estrutura existente Banda larga móvel sustentada por alta velocidade e capacidade Suporte pleno à mobilidade Economias de escala globais significativas (bilhões de usuários) Ecossistema abrangente e maduro
Obrigado Paulo Breviglieri brevig@qualcomm.com