Accesstekniker för f r radio

Transkript

1 Accesstekniker för f r radio Mattias Heinze Network Expertise Sweden AB mattias.heinze@networkexpertise.com Network Expertise Sweden AB, NX All rights reserved.

2 Innehåll Vad är r WiMAX och i vilket skede befinner sig utvecklingen? WiMAX - Egenskaper och jämfj mförelser med andra radiobaserade accesstekniker WiMAX - Prestanda i praktiken

3 Vad är r problemet? Det handlar om att lösa l accessproblematiken med radioförbindelse rbindelse istället för f r med trådbundna system. Local loop, last/first mile access Kostnad Flexibilitet BWA, FWA, RLL, WLL, HiperMAN,, WiMAX, WiBro Nya spelare Snabb väg v g till marknaden

4 I närtid n ( ) Tillämpningar Komplettera och/eller ersätta trådbundna accesslösningar sningar xdsl (Internet) Leased line,, IP-tj tjänst för f r företag f (SLA) E1 (POTS, VoIP) Transmission till Wi-Fi hotspots och till 3G nätn På längre sikt ( ) Erbjuda mobilitet. Konkurrera med de traditionella mobiltelfonisystemen Mobilt Internet Trådl dlös s access för f r ITS (Intelligent Transport System)

5 Marknadens drivkrafter Internetanvändning ndning - Aptit påp högre hastighet och ständig uppkoppling Kostnad för f r trådbundna accesslösningar sningar Teknikutvecklingen Standardisering Harmoniserade frekvensband

6 Chip-tillverkare Marknadens aktörer Systemleverantörer rer Operatörer rer (nätägare och ISP)

7 Vad är r WiMAX? WiMAX = Worldwide Interoperability for Microwave Access I dagligt tal är r WiMAX synonymt med system som följer f IEEE standarden WiMAX Forum är r en icke vinstdrivande sammanslutning som föresprf respråkar spridning av standarden IEEE WiMAX Forums mål: m Harmonisera standarder Certifiera produkter och säkersts kerställa interoperabilitet

8 WiMAX - Status idag Pre-standard produkter ute påp marknaden Certifiering av produkter pågår p r just nu i testlabb i Spanien (Cetecom( Cetecom) Certifierade produkter ute vid årsskiftet e Standarden beräknas klar i Okt 2005 Pre-standard produkter påp marknaden Q På ritbordet. Väntas V vara klar december 2006 Produkter påp marknaden 2008?

9 NetworkExpertiseSwedenAB, NX All rights reserved. Egenskaper IEEE-standarder abg e Spektrum Kanalbandbredd Mobilitet, Handover Toppbandbredd data (netto) QoS Licensfria band 2,4 GHz, 5 GHz Licensfria och licensierade 2-11 GHz Licensierade 2-66 GHz ~22 MHz 1,25 20 MHz 1,25 20 MHz 1,25 MHz, 5 MHz Nej Nej Nomadiskt till <150 km/h 26 Mbit/s 74 Mbit/s 74 Mbit/s 15 Mbit/s Nej (nja för f e) Ja Ja Licensierade <3,5 GHz <250 km/h Ja

10 Viktiga egenskaper OFDM För r att hantera NLOS och flervägsutbredning Tillåter både b frekvensduplex (FDD) och tidsduplex (TDD) Flexibel kanalbandbredd för f r att passa olika länders spektrumtilldelningar Adaptiv modulation och kodning beroende påp kanalkvalité Stöd d för f r QoS (obligatoriskt) Stöder smarta antenner och MIMO-teknik

11 Vilket genomslag får f r WiMAX i Sverige? Fasta system (802.16d) kommer att vara nischprodukter Svårt att konkurrera med xdsl. Speciellt för f r högre h tjänsteniv nstenivåer er Täckningsgraden för kopparnätet, vilket är det nät som kan erbjuda flest anslutningar i Sverige, var i april 2005 ungefär 90 procent, utan hänsyn till om ändutrustningen finns på plats. Detta innebär att 90 procent av de fasta telefonikunderna kan erbjudas bredband via xdsl i kopparnätet. (källa PTS, Bredband i Sverige 2005 rapportnummer PTS-ER-2005:24, ISSN ) Mobilitet (802.16e) ökar användningsomr ndningsområdetdet Måste överträffa de klassiska mobilnäten map prestanda/pris. Men mobiloperatörerna rerna kommer inte sitta påp händerna och titta på! p Fastnätsoperat tsoperatörerrer som breddar sitt utbud med mobilitet Inga krav påp yttäckning ckning?? Plocka russinen!

12 Positionering av olika teknologier 1 Bandbredd slutanvändare ndare 1 Gbit/s 100 Mbit/s UWB n 3,9G LTE 10 Mbit/s 1 Mbit/s 100 kbit/s Bluetooth a,g b d e 3,5G HSDPA 3G UMTS TDD/FDD 10 kbit/s DECT 2G Täckningsområde PAN LAN MAN WAN

13 Positionering av olika teknologier 2 Källa: Siemens

14 Frekvenssituationen Radio TV NMT450 Marksänd TV GSM 900 GSM 1800 UMTS FDD/TDD ISM FWA ISM FWA FWA 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0, GHz OBS! Skalan är r inte linjär

15 FWA i Sverige De första tillstånden tilldelades genom skönhetstävling 2001 (nationella 26 & 28 GHz) Regionala (länsbaserade) tillstånd tilldelades genom skönhetstävling under 2003 (3,5 & 10,5 GHz) Lokala (kommunala) har börjat tilldelas först till kvarn under 2004 ( MHz) Ett stort antal tillstånd har återlämnats och tilldelats igen Ett antal tillstånd finns fortfarande tillgängliga för ansökan En intresseundersökning har genomförts under 2004 av PTS beträffande kvarvarande tillstånd Tillståndsvillkoren varierar mellan tillstånden Källa: PTS

16 Licenser i Sverige MHz (UMTS FDD) 2,4GHz (WLAN) 3,5 GHz (FDD) MHz (UMTS TDD) MHz (WLAN) MHz (WLAN) 10,5 GHz (FDD) 26 & 28 GHz (FDD) Nationellt 4 (1) - 2 (0) - 4 (2) Regionalt (Län) - - plikt 21 (1) 21 (9) - Lokalt (kommun) Ej tillstånds (låg effekt) (54) Ej tillstånds plikt (låg effekt) Ej tillstånds plikt (låg effekt) Totalt antal (ej tilldelade), Källa PTS

17 GSM-familjens utveckling WCDMA WCDMA/ HSDPA WCDMA/HSDPA/ HSUPA GSM/GPRS/ EDGE GSMGPRS/ EDGE GSMGPRS/ EDGE GSMGPRS/ E-EDGEEDGE GSM GSM/GPRS WCDMA FDD WCDMA TDD

18 HSDPA HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) En paketbaserad tjänst för f r nedlänken nken i W-CDMA W (3G) med en toppdatahastighet påp 8-10 Mbit/s Kan samexistera påp samma 5 MHz kanal som dagens 3G system Introduceras i något n enstaka kommersiellt nät n t under Q men väntas v fåf snabbt genomslag under 2006 Möjliggör r att operatörerna rerna i högre h grad kan börja b tjäna pengar påp multimediatjänster (taltjänster är r snart gratis) Ex. Nedladdning av musik, video och spel. Nästa steg stavas HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Toppdatahastigheten för f upplänken höjs till 5,7 Mbit/s. Beräknas introduceras GPP LTE (Long Term Evolution). 100 Mbit/s. Spås s introduceras

19 UMTS TDD i Sverige 3,5 GHz Atenit bygger nät i Kalmar län på 3,5 GHz bandet 100 % täckning, med hjälp av statliga bredbandspengar Nomadisk användning. Full mobilitet ej tillåtet enligt tillståndsvillkoren. 2 GHz ( MHz) BiM (Bredband i Medvind) Kustbandet Azent AB Airnet Holding AB ConverGate24 AB Atenit Communication AB Mobilitet tillåtet enligt tillståndsvillkoren Minst en radiosändare i varje kommun senast 1 Januari Erbjuda allmänt tillgängliga elektroniska kommunikationstjänster

20 WiMAX Konkurrent till 3G? Konkurrerar initialt ej om samma kunder Återstår r att se vad som händer h dåd e blir verklighet? 3G utvecklingen ser påp pappret ut att ligga flera steg före. f Hur mycket telefoni och datatjänster lyckas e ta från n de cellulära systemen WiMAX-nät måste byggas påp lägre frekvensband för f r att bli kostnadseffektivt

21 WiMAX Praktisk fallstudie Prestanda, Räckvidd R & Bandbredd Driftfall 1: Utomhus, NLOS, riktantenn med stark riktverkan Driftfall 2: Inomhus, NLOS, riktantenn med medelstark riktverkan Driftfall 3: Inomhus, NLOS, antenn utan riktverkan

22 Parametrar som inverkar påp räckvidd Basstation CPE RX/ TX Kabelförlust Förlust i luften Pathloss RX/ TX Avstånd mellan Basstation & CPE beror påp BTS Sändareffekt / mottagarkänslighet Kabelförluster Antennförstärkningrkning CPE Antennförstärkningrkning Mottagarkänslighet / SändareffektS Hinder/omgivning mellan sändare s & mottagare (kanalmodell)

23 Driftfallen Brusbegränsat system (dvs. inga störningar från n intilliggande celler) Parametrar Driftfall 1 Driftfall 2 Driftfall 3 BS höjdh CPE höjdh Kanalbandbredd Tx effekt 40 m 40 m 40 m 6 m 2 m 2 m 7 MHz 7 MHz 20 MHz 30 dbm 30 dbm 30 dbm Tx kabeldämpning Tx antennförst rstärkningrkning Penetrationsdämpning husvägg Rx antennförst rstärkningrkning Rx känslighet k vid QPSK 1/2 System Gain 18 dbi 18 dbi 18 dbi 0 db 18 db 18 db 18 dbi 11 dbi 0 dbi -87 dbm -87 dbm -83 dbm 150 db 125 db 110 db

24 IEEE Kanalmodell Stanford University Interim (SUI) Models Definierat 3 terrängtyper Typ A Stor höjdvariation/mh jdvariation/måttligt ttligt tät t t vegetation Typ B Stor höjdvariation/gles h vegetation eller Flat terräng/m ng/måttligt tät t t vegetation Typ C Flat terräng/gles vegetation Antennhöjd 10 80m Räckvidd >100m

25 Driftfall 1 Driftfall Bandbredd (Mbps) Typ A Typ B Typ C Räckvidd (meter) Faktor 2 i räckvidd r mellan den minst gynnsamma och den mest gynnsamma terrängtypen

26 Driftfall 2 Driftfall Bandbredd (Mbps) Typ A Typ B Typ C Räckvidd (meter) Faktor 4 i försf rsämrad räckvidd r jämfj mfört med driftfall 1

27 Driftfall 3 Driftfall 3 Bandbredd (Mbps) Typ A Typ B Typ C Räckvidd (meter) Faktor 4 i försf rsämrad räckvidd r jämfj mfört med driftfall 2

28 Network Expertise Sweden AB, NX All rights reserved.