Evolucion De Redes MóViles3 G Y 4 G. Pucp

Evolución de las redes móviles de Tercera y Cuarta Generación

Ing. Carlos García GodosTelefónica del PerúVP Planificación en Ingeniería18 de mayo de 2009

Telefónica Móviles S.A.Planificación de Red 2

INDICE

1. Las Redes Móviles y su evolución

2. La 3G y su evolución

3. La 4G: LTE

4. Problemas de espectro a resolver antes de la 4G

5. Preguntas

Telefónica Móviles S.A.Planificación de Red

Las Redes Móviles y su evoluciónPasado, Presente y Futuro

3

01


Redes Móviles: Algo de historia

4

Manhattan- USA, 3 de Abril de 1973,Martin Cooper realiza la primera llamada de un celular. Llama a Joel Engel, investigador de Bell Labs

1G- 1980Voz analógicaAMPS, TACS

4G- 201?VoIP>100 MbpsLTE, Wimax E, UMB2.5G- 2000

Voz, Datos384 KbpsUMTS, CDMA 1X, GSM/EDGEEVDO Rev 0

2G- 1990Voz DigitalSMS, Call IdTDMA/CDMA

3G 2007Voz, Datos3.6 Mbps–80 MbpsHSPA, HSPA+, EVDO Rev A


Redes Móviles: ¿Dónde estamos?

5

o En 2006 Telefónica Móviles apagó sus de primera generación (AMPS, NAMPS) y de segunda generación (TDMA, CDMA IS95)

o Actualmente cuenta con redes 2.5 G (GSM/EDGE, CDMA1X)

o Mayo de 2009 lanza su red HSDPA

1G- 1980Voz analógicaAMPS, TACS

4G- 201?VoIP> 100 MbpsLTE, Wimax E, UMB

2.5G- 2000Voz, Datos384 KbpsUMTS, CDMA 1X, GSM/EDGEEVDO Rev 0

2.5G- 2000Voz, Datos384 KbpsUMTS, CDMA 1X, GSM/EDGEEVDO Rev 0

2G- 1990Voz DigitalSMS, Call IdTDMA/CDMA

3G 2007Voz, Datos3.6 Mbps- 80 MbpsHSPA, HSPA+, EVDO Rev A

3G 2007Voz, Datos3.6 Mbps- 80 MbpsHSPA, HSPA+, EVDO Rev A

o El lanzamiento de redes 3G no implica el descenso de los servicios o tráfico 2G

o GSM seguirá creciendo hasta mediados del 2011


Telefónica Latam (2007-2008) Despliegue UMTS/HSPA Bandas de Operación

Fase 3 – Q2/09

850 & 1900 Mhz

850 Mhz

1900 Mhz

2100 Mhz

3GPP2

3GPP


• La evolución de redes cableadas es paralela con las redes Móviles

• Tendencias similares históricamente

Evolución de las Redes Fijas e inalambricas

2000 2005 20100,01

0,1

1

10

100

1.000

Año de dsiponibilidad

Use

r dat

a ra

te [M

bps]

ADSL1-3 Mbps

ADSL6-8 Mbps

ADSL2+16-20 Mbps

VDSL225-50 Mbps

GPON100 Mbps

EDGE0,236 Mbps

WCDMA0,384 Mbps

HSDPA3.6-7.2 Mbps

NG-PON

Wireline

WirelessHSDPA

1.8 Mbps

WiMAXHSPA+

LTE


La 3G y su evolución

8

02


MPLS

NODO B

Nodo B

IuCS

SGSN

MSCVLR HSS

RNC

RNC

GGSN

Concentrador

MGW

PSTN

INTERNET

NODO B

Nodo B

Distribuidor

Distribuidor

Nodos ConcentradoresRNC

Nodos ConcentradoresRNC

Nodos BAdecuación de torreAdecuación casetaAmpliación de energía

Nodos BAdecuación de torreAdecuación casetaAmpliación de energía

Nodo distribuidosNodo distribuidos

Core de paquetesCore de paquetesRed de transporte:Fibra , o MicroondasE1’, o Ethernet

Red de transporte:Fibra , o MicroondasE1’, o Ethernet

ARQUITECTURA D ELA RED 3G


Road Map de HSDPA y LTE

10


Evolución de la Red 3GDesde R99 a HSPA+ R9

11


HSPA R7

12

Feature Beneficio Clave

2x2 MIMO2x2 MIMO Dobla la velocidad pico28 Mbps PicoDobla la velocidad pico28 Mbps Pico

HOM64QAM DL16QAM en UL

HOM64QAM DL16QAM en UL

+ 50% velocidad pico en DL+100% UL

+ 50% velocidad pico en DL+100% UL

Cell FACH MejoradoCell FACH Mejorado

Call setup más rápido,Mejora “always on”Call setup más rápido,Mejora “always on”

Voz de circuitos sobre HSPAVoz de circuitos sobre HSPA

Dobla la capacidad de voz del Nodo BDobla la capacidad de voz del Nodo B

Cancelación de interferencia UL/DL

Cancelación de interferencia UL/DL

Mejora en capacidad VoIP en ULMayor Mbps en borde de celda

Mejora en capacidad VoIP en ULMayor Mbps en borde de celda


MIMO 2x2

13

En R7 MIMO 2x2 utiliza dos antenas en Tx en la EBC y 2 antenas en Rx en el móvil para duplicar el flujo de datosEn R7 no puede combinarse MIMO con 64QAM

Problema: Tamaño de antenas y disponibilidad en torre


Modulación

14

El esquema de modulación en R7 es de mayor nivel

Problema: Mejora sólo se aprecia en un adecuado ambiente de RadioCerca del borde de la cobertura la mejora será marginal

ULUL

R6 R7

ULUL ULUL

ULUL


Evolución de la Red 3GDesde R99 a HSPA+ R9

15


HSPA R8

16


Multicarrier 2X DLMulticarrier 2X DL

Dobla la velocidad picoEn toda la cobertura, inclusive en borde de celda


MIMO y 64QAM combinadoMIMO y 64QAM combinado

Hasta 42 Mbps en DLHasta 42 Mbps en DL

Soporte para Home Node BSoporte para Home Node B

Femtoceldas consideradas en el estándar

Femtoceldas consideradas en el estándar

Continuidad en llamada de VozContinuidad en llamada de Voz

Continuidad de VoiP a redes GSMContinuidad de VoiP a redes GSM


HSPA R8

17


Multicarrier 2X DLMulticarrier 2X DL



MIMO y 64QAM combinadoMIMO y 64QAM combinado

Hasta 42 Mbps en DLHasta 42 Mbps en DL

Soporte para Home Node BSoporte para Home Node B

Femtoceldas consideradas en el estándard

Femtoceldas consideradas en el estándard

Continuidad en llamada de VozContinuidad en llamada de Voz

Continuidad de VoiP a redes GSMContinuidad de VoiP a redes GSM


HSPA R8

18


Multicarrier 2X DL


MIMO y 64QAM combinado

Hasta 42 Mbps en DL

Soporte para Home NodeB

Femtoceldasconsideradas en el estándard

Continuidad en llamada de Voz

Continuidad de VoiPa redes GSM

En R8 el multicarrier sólo permite 2 portadorasProblema:Primeros lanzamientos sólo permitirán Multicarrier singleband.En Latinoamérica mayor parte de operadores tendrá segunda portadora en otra banda


HSPA R9

19

En R9 se podrá: Agregar hasta 4 portadoras de 5 MHzSe aplicará MIMO y MulticarrierTeóricamente se llegará hasta 84 MbpsPosteriores mejoras por el lado de arquitectura de red: femtoceldas

Fuente: Qualcomm

Fuente: Qualcomm

Fuente: Qualcomm


La 4G: LTE

20

03


Road Map de HSDPA y LTERutas paralelas

21


LTE: Características principales

Modulación: OFDMA/ SC-FDMA

Beamforming

MIMO 2x2

Virtual MIMO

FDD y TDD

Flexibilidad en uso de bandas actuales y nuevas

Arquitectura Plana

22


Arquitectura de Red

23

• En LTE se elimina el RNC y el SGSN

• EL eNodeB se comporta como un nodo IP

• Esta arquitectura ya se consigue con HSPA + “One Tunnel”


Velocidades LTE

Diferentes anchos de espectro determinan diferentes velocidades


Terminales LTE

Primer chipset de Qualcomm : 50 Mbps downlink y 25 Mbps uplink

• Todas las categorías aceptan 20 MHz• 64QAM mandatorio en down link , pero no en uplink

(excepto Clase 5)• 2x2 MIMO mandatorio en todas las clases, excepto

Clase 1 Class 1 Class 2 Class 3 Class 4 Class 5

10/5 Mbps 50/25 Mbps

100/50 Mbps

150/50 Mbps

300/75 Mbps

Peak rate DL/UL

20 MHzRF bandwidth 20 MHz 20 MHz 20 MHz 20 MHz

64QAMModulation DL 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM

16QAMModulation UL 16QAM 64QAM 16QAM 16QAM

YesRx diversity Sí SíSí Sí

1-4 txBTS tx diversity

OptionalMIMO DL 2x2 4x42x2 2x2

1-4 tx 1-4 tx 1-4 tx 1-4 tx


Telefónica y LTE

2 de Abril de 2009:

Centro de Demostraciones de Telefónica

Primera llamada telefónica de Cuarta Generación, sobre una red LTE real

Velocidades superiores a los 140 Mbps,

10 veces más que lo que permiten las redes actuales 3G con tecnología HSPA.

26


Problemas de espectro a resolver antes de la 4G en el Perú

27

04


IMPORTANCIA DE UNA ESTRATEGIA DE ESPECTRO

02

Per

ú

145

•Los nuevos servicios harán necesario que el uso del espectro sea el más eficiente posible•El actual espectro no será suficiente para la demanda futura


ESPECTRO RADIOELÉCTRICOExisten diferentes bandas de frecuencias, con potencial para Telefónica

850

850

UHF/DD

UHF/DD

VHF/ UHF

VHF/ UHF

900900

2100

21001900

1900

1700

1700

2300

2300

2400

2400

2500

2500

3500

3500

Con participación de TM/TDP

De interés. requiere acción regulatoria

Acceso público. Sin interés

Otros usos

DEC

T

10MHz 50MHz 85MHz

Espectro Móvil asignado : 145 MHz

Requiere levantamiento de Spectrum Cap

450

450

2600

2600


700 MHz-LTE

698.

0

710.

0

722.

0

734.

0

746.

0

758.

0

770.

0

782.

0

794.

0

806.

0

Lima-Callao

Lima Rural

Arequipa a b c

La Libertad d

Lambayeque f g

Ica h i

Tacna j k l

Ancash

Piura m n ñ

Cusco o p

Cajamarca q r

Loreto s y

Ucayali

Tumbes

Ayacucho t

Moquegua

Huánuco

Puno u v w

Amazonas

San Martín

Junín y z

Pasco

Madre de Dios

Huancavelica

RE

SE

RV

AD

O

700

EN

LAC

E

Jesu

s B

road

cast

AT

V

AV

T

Es necesario•Modificar el PNAF•Canalizar la Banda•Migración de emisoras UHF

La banda de mayor potencial para el despliegue de LTE CITEL recomienda el uso de banda de 698-806 MHz Es necesario reubicar 4 estaciones de TV UHF, para liberación del espectro en Lima, y similar en otras provincias

CanalFrecuencias

MHz

Plan 700MHz EE.UU.

C, Utilización Máxima Espectro

A

B

A

B

52 698 704

Downlink =>

Uplink =>53 704 710

54 710 716

55 716 722 D

56 722 728 E

57 728 734

<= Downlink58 734 740

59 740 746

60 746 752Downlink =>

61 752 758

<= Uplink

62 758 764

63 764 770

D

Public Safety64 770 776

65 776 782

66 782 788

D

<= Uplink

67 788 794

68 794 800Public Safety

69 800 806


AWS -LTE

Banda alternativa para LTE

Mejores prestaciones que banda de 2500

Única posibilidad del uso de la banda 2100 MHz

Utiliza una banda de Servicios Públicos, móvil y una banda reservada por el Estado

Es necesario:•Modificación del uso de la banda 2100•Canalización para LTE

PNAF

3G UL 45 MHz 15 MHz

UL PCS1900 60 MHz 20 MHz DL PCS1900 60 MHz DL 3G 45 MHz 15 MHz

A B C RSV CLARONXT

TMCLAR

LICIT. WLL CLARO

NXT

TMCLAR

LICIT. A B C RSV

UL DCS1800 75 MHz DL DCS1800 75 MHz DECTTDD 20

MHzUL UMTS Core Band 60 MHz MSS DL UMTS Core Band 60 MHz

MSS 2170-2200MHz

Europa 1710 1785 1805 18801880-1900

A" B" C" D" A B C D IMT 2000

A B C D MSS IMT2000

NXT NXT

Servicios Publicos Fijos/Móviles por licitación En reserva /licitación

Perú


Spectrum Cap

Para acceder a nuevas bandas para LTE será necesario eliminar el Spectrum Cap, pues dicha tecnología requiere canales de 20 MHz x2, lo que sumado al actual espectro 2G/3G sobrepasarán los 60 MHz actualmente permitidos


PREGUNTAS

33


Voice Spectral Efficiency Evolution from GSM to LTE

— 15 x more users per MHz with LTE than with GSM EFR

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

GSM EFR GSMAMR

WCDMACS voice12.2 kbps

WCDMACS voice5.9 kbps

HSPA CSvoice 12.2

kbps

HSPA CSvoice 5.9

kbps

LTE VoIP12.2 kbps

Use

r pe

r M

Hz


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

HSPA R6 HSPA R6 +UE

equalizer

HSPA R7 WiMAX LTE R8

bp

s/H

z/ce

ll

DownlinkUplink

LTE has Highest Efficiency

• LTE efficiency is 3 x HSPA R6 in downlink• All cases assume 2-antenna terminal reception• HSPA R7, WiMAX and LTE assume 2-antenna BTS transmission (2x2 MIMO)

Reference: HSPA R6 and LTER8 from 3GPP R1-071960, HSPA R6 equalizer from 3GPP R1-063335, WiMAX from WiMAX forum ITU contribution + NSN/Nokia simulations


1.4 MHz

3.0 MHz

5 MHz

10 MHz

20 MHz

FFT size

128

256

512

1024

2048

Bandwidth

Narrow spectrum refarming

High data rates

Bandwidth Scalability

• Scalable bandwidth 1.4 – 20 MHz using different number of subcarriers and different FFT size

• Large bandwidth provides high data rates

• Small bandwidth allows simpler spectrum refarming

15 MHz 1536


Impact of Spectrum900 MHz 1800 MHz 2100 MHz 2600 MHz

Okumura-Hata [dB] 0.0 -9.8 -11.4 -15.2BTS antenna gain [dB] -3.0 -1.0 -0.5 0.0UE antenna gain [dB] -3.0 -1.0 -0.5 0.0Cable loss [dB] 0.0 0.0 0.0 0.0UE sensitivity [dB] 0.0 0.0 0.0 0.0Total [dB] 0.00 -5.80 -6.40 -9.20

Relative site count

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140%

GSM900

UMTS900

LTE900

GSM1800

UMTS2100

LTE2600

Reference case UMTS2100

GSM max pathloss [dB] 161.0HSPA max pathloss [dB] 162.0LTE max pathloss [dB] 163.0

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