Praxe LTE technologie – krásy sítě 4. generace Praha Říjen 2013 Hynek Urban Nokia Solutions and Networks
Contents • • • • • •
2
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
LTE se stává/stane mobilní technologií číslo 1 • GSM
. HSPA
.
LTE CDMA
WiMAX
Můžeme o tom vést spory, můžeme o tom pochybovat, ale to je tak jediné, co se s tím dá dělat. 3
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
S LTE na věčné časy a nikdy jinak
4
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
VoLTE v komerčním provozu
LTE v chytrých telefonech
Lumia
• •
iPhone 5
LTE – rozložení uživatelů 40% 30% 20% 10% 0%
Korea USA Japan
NSN technologie ve všech těchto oblastech
Android
>100 milliónů LTE uživatelů po celém světě >10x nárůst oproti roku 2011
Japonsko: nárust LTE uživatelů 9mn 6mn 1.5 years
3mn June
5
3 months
3 months
September
December
Rozvoj LTE v porovnání s WCDMA Počet uživatelů
Procento uživatelů 6.0%
160
Nástup LTE je daleko výraznější než WCDMA
140 120
Nástup LTE (poměrný) mírně zaostává v porovnání s WCDMA (velká penetrace mobilních uživatelů)
5.0%
4.0%
100 Subs [M] 80
WCDMA
Market share 3.0%
WCDMA LTE
LTE
60
2.0%
40 1.0%
20
6
+16Q
+15Q
+14Q
+13Q
+12Q
+11Q
+9Q
+10Q
+8Q
+7Q
+6Q
+5Q
+4Q
+3Q
+2Q
+1Q
+16Q
+15Q
+14Q
+13Q
+12Q
+11Q
+9Q
+10Q
+8Q
+7Q
+6Q
+5Q
+4Q
+3Q
+2Q
+1Q
Start
Začátek výstavby WCDMA sítí = 2Q/2003 Začátek výstavby LTE sítí = 1Q/2011
Start
0.0%
0
LTE/EPC architektura (Radio a Core) Data Control
HSS
MME S1_MME
PCRF S11
eNodeB Radio
S1_U X2 eNodeB
7
S-GW
P-GW
IP Networks
SGI
Operator Services (IMS etc…)
Evoluce komponentů mobilních technologií Release 6
Release 7 direct tunnel
Release 7 I-HSPA
Release 8 LTE
GGSN
GGSN
GGSN
SAE GW
SGSN
SGSN
SGSN
RNC
RNC
Node-B
Node-B = control plane = user plane
8
Node-B Node-B přibírá funkci RNC
MME
eNode-B
Krásy LTE - principy. TX Velmi rychlý “Link Adaptation“ (modulace dle kvality kanálu)
64QAM Modulace
Tx
Krátký TTI = 1 ms Transmission time interval
variabilita v šířce pásma
HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request
DL: OFDMA
1
2
NACK
ACK
UL: SC-FDMA 1
Combined decoding Rx Buffer 2
9
RX MIMO Channel
Rx
Advanced Scheduling Time & Freq. (Frequency Selective Scheduling)
Packet Scheduler – srdce LTE
Frequency Domain Scheduling • •
Frequency domain scheduling využívá resource bloky, které nejsou zarušené Toto NENÍ možné v CDMA systémech
Carrier bandwidth Resource block
11
Vysílá se pouze v blocích, které nejsou zarušené
Frequency
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
Důsledek inter-cell interference
80 70 60
50 off G=10 dB G=0 dB
Mbps 40
30 20 10
0 -70
-90 RSRP [dBm]
-110
G = Geometry faktor = signál vlastní cell / cell působící interferenci 12
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
Musíme se pochlubit: NSN LTE Smart Scheduler ohodnocen jako nejlepší
Nokia Solutions and Networks Smart Scheduler zahrnuje účinné řešení interferencí
14
Rychlost, odezva, efektivita.
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
HSPA+ in 5 MHz
16
Practical, high load
Peak
Practical, low load
21 Mbps
3-8 Mbps
1.5-4 Mbps
6-16 Mbps
3-8 Mbps
(42 Mbps MIMO)
DC-HSPA in 10 MHz
(84 Mbps MIMO)
LTE 10 MHz
74 Mbps
10-25 Mbps
5-12 Mbps
LTE 20 MHz
100-150 Mbps
20-50 Mbps
10-25 Mbps
42 Mbps
Odezva jako blesk 100 90 80 70 60 ms
HSPA <30 ms
50 40
Core RNC BTS Retransmissions downlink Retransmissions uplink Air interface Scheduling (LTE) UE
LTE <15 ms
30 20 10 0 HSDPA/R99
17
HSPA (10-ms uplink)
HSPA (2-ms uplink)
LTE scheduled
LTE preallocated
Příklad odezvy LTE a HSPA komerční sítě LTE
Minimum 12 ms, průměr 13 ms
18
HSPA
Minimum 19 ms, průměr 26 ms
Vývoj účinnosti využití spektra “spectral efficiency” LTE
Downlink Uplink
19
1.74
HSPA 1.31
0.53
0.65
0.65
0.79
LTE R8
HSPA R10 QCHSDPA+MIMO
0.33
HSPA R8 DCHSDPA + 3i, UL IC
0.33
1.52
1.11
HSPA R7 64QAM
0.55 0.33
1.44
HSPA R9 DCHSDPA+MIMO, UL progressive PC
1.06
HSPA R6 + UE equalizer
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
HSPA R6
bps/Hz/cell
Evolution of HSPA efficiency
LTE terminály
LTE USB Modem – E392 • • • • • • • •
21
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
Nokia Lumia 920 • • • • • • • • •
22
LTE bands: 800, 900, 1800, 2100 and 2600 MHz HSPA bands: 850, 900, 1900, 2100 MHz Windows phone 8 1.5 GHz dual core Snapdragon S4 Qualcomm 8960 processor 4.5” display Talk time 10 hours (3G) Battery 2000 mAh LTE Category 3
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
LTE FDD a TDD v jednom terminálu (zvýší se i u nás zájem o nepárové spektrum?) 23
současný rekord v počtu podporovaných pásem !
Typické rozdělení spektra a mobilních technologií evropského operátora Current 2600 (10-25 MHz)
LTE 20 MHz
LTE hot spot capacity
2100 (10-20 MHz)
HSPA
Multicarrier HSPA
HSPA capacity
1800 (10-25 MHz)
GSM
GSM + LTE 10-20 MHz
LTE capacity
900 (10-15 MHz)
GSM + HSPA
GSM + HSPA
HSPA coverage + GSM maintenance
LTE 10 MHz
LTE coverage
EU800 (10 MHz) 24
Future
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
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
E-UTRAN
2G/3G RAN 26
MME
Paging in LTE
MSC-S MGW CS call setup in 2G/3G
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 Single Radio Voice Call Continuity (SR-VCC) LTE VoIP 2G/3G CS voice
27
LTE VoIP 2G/3G CS voice
2G/3G CS voice
2G/3G CS voice
Jak na hlasové služby v LTE ?
28
SV-LTE
CS Fallback
VoLTE with SR-VCC
Voice bearer
CDMA CS voice
HSPA, GSM or CDMA CS voice
Network requirements
Simple, no interworking requirements
Terminal requirements
*
VoLTE with HSPA VoIP
VoLTE with full LTE coverage
LTE VoIP and HSPA, GSM or CDMA CS voice
LTE VoIP and HSPA VoIP
LTE VoIP
Interworking in LTE, UTRAN, EPC and CS core
IMS + VoIP + SRVCC
IMS + VoIP + 4G3G ISHO
IMS + VoIP
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 + 1..2 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
= Challenge
LTE je tu a co dál ? LTE Advanced
LTE-Advanced uvádí datové rychlosti přes hranici 1Gbps Bandwidth Extension
100 MHz
8x Smooth migration from LTE to LTE-A
MIMO
Backward compatible to LTE
4x
Cooperative Systems
Heterogeneous Networks Mobility
30
