מוריס בן זקן
הניסוי הראשון של הדור הרביעי בישראל Technology Readiness and Real Performance מוריס בן זקן -מנהל טכני תוכנית מגנ"ט -מאגד רימון REMON Partners רימון-הדור הבא בתקשורת נידת פיתוח טכנולוגיות לדור הרביעי בסלולר: ,MIMO ,OFDMA אופטימיזציית הרשת ,פרוטוקולים 8חברות: אלווריון ,רפאל ,סלקום ,רנקום ,קומסיס ,סכימה ,פרגון וסלטרא 12קבוצות מחקר: הטכניון ,אונ' ת"א ,אונ' ב"ג ,בר-אילן והמרכז הבין-תחומי 6שנות פעילות :2004-2010 בתקציב ₪ 110M הישגים: ניסוי שדה בהשתתפות 5חברות עם תקשורת 30Mbpsרכב נוסע השפעה על התקנים של הדור הרביעי LTEוWiMAX- טכנולוגיות מפתח המטרה-הגדלת קיבול בסדרי גודל לעומת דור 3 • • • • • • אנטנות חכמות-מערכים אדפטיביים בשידור ובקליטה -OFDMAאפנון יעיל לתקשורת ללא קו ראייה טכניקות מתקדמות של קודי תיקון שגיאות MACמתקדם והקצאת משאבים דינאמית אופטימיזציה וניהול ספקטרום בזמן אמיתי רשתות מבוזרות והרחבת הרשת באופן מקומי ניצול כל הממדים (מרחב ,זמן ותדר) והתאמה דינמית לביקושים The Multipath Solution - OFDMA • • • OFDM modulates in parallel multiple narrow band sub-carriers Multipath duration becomes short relative to symbol duration Pilot and guard sub-carriers are also inserted Pilot Carriers Data carriers Total Frequency band Frequency guard Band Frequency Guard Band MIMO Algorithms for Mobile OFDMA • • • • • Modern tool for increasing data-rate and capacity Improved link reliability via Spatial Diversity - STC, MRC Improved Spectral Efficiency via Multiplexing Spatial Division Multiple Access - Tx or Rx Beamforming Interference Rejection capabilities - Antenna Nulling RAN Optimization Techniques • • • • • Distributed algorithms for traffic control and power control in the future RAN in the network level with multiple base stations and multiple users scenarios and intensive integration of MIMO technique. Self Configuring Networks Dynamic network optimization techniques Distributed Coverage RAN Level 4G Simulator Dynamic Resource Allocation for Mobile OFDMA • • MAC Protocols for OFDMA • • Time - Frequency – Space resource management • Optimization of handoff protocols for multimedia and data services. Algorithms for dynamic resource allocation in real-time based on QoS , SLA and traffic loads of the specific active users in the network Load sharing: Dynamic load balancing of users to BS’s 2007 Field Trial – OFDMA Network Mobile Units Demo integrationCellcom Runcom Paragon Comsys Base Station Sector1 Services Emulator Alvarion Paragon Rafael NPU Sector2 Interface Repeater1 Celletra 20Mbps Broadband Communication while driving at 80Km/h Repeater2 2010 Field Trial – Testing MIMO-OFDMA 1. 2. 3. Field measured MIMO performance compared to SISO Comparing MATRIX A, MATRIX B and Automatic Mode Selection Demonstrating seamless hand-over capabilities 4. 5. 6. Mobility tests, up to 100 Km/H Spectrum efficiency in single-cell and multi-cell scenarios Supporting various applications: FTP, Web Browsing, VOIP, Video Streaming, Video Call, HD-TV Improved coverage with MIMO compared to SISO – compare test data to simulation results 7. 8. Indoor coverage tests 3 R2 1 2 Indoor Matrix B Handover 7 מסלול ∞ ∞ R1 A1 7 ∞ ∞ ∞ 5 4 10 9 8 A1 6 מערך תחנות הבסיס בניסוי Pole Second building XX Antenna Pole Cellcom Building GPS XX Antenna GPS RF 7/8 RF 7/8 RF 7/8 RF 7/8 RF 7/8 RF 7/8 RF 7/8 RF 7/8 Cat 5 IF Outdoor unit IF IF IF Cat 5 Elite BTS ASN gateway DHCP server ETH ETH Roof Second building Elite BTS ASN gateway DHCP server IF IF IF Outdoor unit IF Roof Cellcom building To ADSL Cisco 1800 Management Packet generator VLC Server AAA Brigewater Lab אנטנות MIMO תחנות ניידות15 Alvarion Runcom Comsys מודי MIMOבניסוי • • • • • • • – SISOמוד ייחוס ללא MIMO ,Spatial Multiplexing – SMXהגדלת קצב בערוצים עם רב-נתיב ורמות אות-לרעש גבוהות. ,Space-Time-Code – STCשיפור אמינות התקשורת בקצה טווח ובערוצים עם יחס אות לרעש נמוך. – Diversity Combiningטכניקה לקליטה במקביל במספר ערוצים לשיפור האמינות והטווח. – Collaborative MIMOערוץ עולה ממספר מנויים במקביל - MATRIX Aרמת ביצועים לפי תקן Mobile WiMAXעם מימוש STC 2X2לפחות בערוץ היורד. - MATRIX Bרמת ביצועים לפי תקן MOBILE WIMAXעם מימוש 2X2 SMXלפחות בערוץ היורד. שלבי הניסוי תאור הבדיקה # שלב 1.2 SISO קצבים וכיסוי נייח ונסיעה 1.3 SISO קצבים וכיסוי נייח ונסיעה תדרי הסקטורים R2 R1 A2 A1 F2 מנויים RNC COM ALV מיקום המנויים 1,2,3 משך בימים 0.5 0.5 - - 1S - - 1S 4,5,6 1.4 SISO קיבול רשת F2 - - 5S 1+2 0.5 1.5 SISO INDOORקצב מקסימלי F2 - - 2S imagine 0.5 2 Colab. MIMO קצבים וכיסוי נייח ונסיעה F2 - - 2S 1+2 1 3.2 סקטור יחיד קצבים וכיסוי נייח ונסיעה F2 - 1 1 1,2,3 0.5 3.3 סקטור יחיד קצבים וכיסוי נייח ונסיעה - 1 1 4,5,6 0.5 3.4 סקטור יחיד הפעלת יישומים -נייח F2 - 1 1 1+2 0.5 3.5 סקטור יחיד קיבול רשת F2 - 5 5 1+2 1 3.1 1סקטור ייצוב המערכת F1 1 1 1 סלקום 0.5 3.2 1סקטור קצבים וכיסוי נייח ונסיעה F1 1 1 1 7,8,9 0.5 3.2 1סקטור קצבים וכיסוי נייח ונסיעה F1 1 1 1 4,5,6,10 0.5 3.4 1סקטור הפעלת יישומים -נייח F1 1 1 1 4+5+6 0.5 3.3 1סקטור קיבול רשת F1 5 5 5 4+5+6 1 5.1 INDOOR INDOORקצב מקסימלי F1 1 1 1 imagine 0.25 5.3 INDOOR INDOORקצב מקסימלי - 1 1 imagine 0.25 ריבוי סקטורים קצבים וכיסוי נייח ונסיעה F1 F2 2 2 2 ריבוי סקטורים קיבול במצב reuse3 F1 F2 5 5 5 ריבוי סקטורים קיבול במצב reuse1/3 F1 F1 5 5 5 6.6 ריבוי סקטורים Handoverבנסיעה F1 F1 3 2 - 4,5,6,7,8,9 ,10 4,5,6,7,8,9 ,10 4,5,6,7,8,9 ,10 8 1 0.5 - 2 2 1,2,4,6 1 1 1 1,2,4,6 1 5 5 1,2,4,6 1 3 1,2 0.5 1,2 0.5 0.5 1 F1 F1 F2 6.2 6.3 6.5 7.2 ריבוי סקטורים קצבים וכיסוי נייח ונסיעה F1 F2 7.3 ריבוי סקטורים קיבול במצב reuse3 F1 F2 7.4 ריבוי סקטורים קיבול במצב reuse1/3 F2 F2 - 7.5 ריבוי סקטורים Handoverבנסיעה F2 F2 - 3 F2CL F2CL F2 - - 1 - - 1 1,2 5 5 5 2,4,6,8 נייח קצב מקסימלי 8.1 8.2 9.3 MIMO Closedloop MIMO Closedקצב מקסימלי בנסיעהloop הדגמה מסכמת יום ההדגמה F1 F1 F2 1 1 Test Example 1 - Outdoor Driving Test • • • • • Two sectors (each with a dedicated 10MHz band) Two CPEs in two cars MIMO operation in vehicular mobility HD video transmission both in Uplink and downlink Handover during video and audio sessions Test Example 1- RSCP Comparison RSCP Distribution by area between DT and Simulation CINR Comparison CINR Distribution by area between DT and Simulation Example – DL adaptive Modulation and coding No significant use of High order QAM Test Example 1- DL Data-rate for 2 sectors Example - DL Rate Histogram Test Example - UL Tx-Power Test Example 2 - DL 8M R2 Continuous Coverage in Urban Areas Test Example 2 - DL 8M R2 DL Rate Histogram INDOOR Test - DL Rate Histogram INDOOR Test - UL Rate Histogram Collaborative MIMO MIMO BST Collaborative MIMO 2.5GHz Antenna Playout Laptop Ethernet Cable MIMO BST 2.5GHz Antenna SU 1 Laptop Antenna x2 UP Link Cellcom For High CINR Multiple users can Transmit at the same Time & Frequency Playout+BST Radio tower SU 2 Laptop Antenna x2 Field Trial Overall Summary • • • • • Interoperability between the equipment of REMON members. Theoretical results of throughput were achieved under real conditions; both the BSs supported an overall bit-rate of up to 24.5 Mbps per sector as well as the individual MSs with up to 15 Mbps in DL direction. Stable high throughputs of around 12 Mbps in the DL direction were sustained at distances of up to 1.5 km. Innovative modes, which may dominate future deployments such as Collaborative MIMO, were used yielding an increase of 50 % in overall bit-rates under real conditions compared with SISO. Network’s robustness and ability to support high bit-rates up to 12 Mbps indoor was presented. Spatial Multiplexing Efficiency Conclusions • MIMO-OFDMA field performance matches the theoretical • • • • • results High data rates are feasible in Multipath and reflections conditions High data rates are feasible in INDOOR scenarios Continuous high data rates demonstrated while fast driving As expected, Spatial multiplexing is effective only in a limited part of the cell area High order modulation and coding has a very limited effect Thank You Morris Benzaken Tel: +972 54 5431718 email: [email protected]
© Copyright 2024