Experiencia y Visión de Telefónica en LTE_ Ignacio Barandalla Telefónica S.A. 07.04.2015 Índice 1. Experiencia de Telefónica en LTE_ Licencias: países, bandas y anchos de banda Visión general del despliegue actual Categorías de terminales Voz: CSFB SMS: SMS over SGs Optimización de LTE 2. Visión de Telefónica en LTE_ Carrier Aggregation Voz: VoLTE, SRVCC y ViLTE VoWiFi y ViWiFi SMS over IP y RCS LAA y LTE+Wi-Fi Small Cells, HetNets, FeICIC MIMO 4x4 FDD-TDD LTE para IoT DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 2 Índice 1. Experiencia de Telefónica en LTE_ Licencias: países, bandas y anchos de banda Visión general del despliegue actual Categorías de terminales Voz: CSFB SMS: SMS over SGs Optimización de LTE 2. Visión de Telefónica en LTE_ Carrier Aggregation Voz: VoLTE, SRVCC y ViLTE VoWiFi y ViWiFi SMS over IP y RCS LAA y LTE+Wi-Fi Small Cells, HetNets, FeICIC MIMO 4x4 FDD-TDD LTE para IoT DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 3 Experiencia de Telefónica en LTE ‣ Visión general: ¿dónde estamos? (esquema tomado de Agilent de 2011, cuando todavía se consideraba el WiMAX como un competidor temible que espoleó el desarrollo de LTE. Actualmente, en 2015, el WiMAX es marginal) DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 4 Licencias: países, bandas y anchos de banda ‣ La expansión de LTE está siendo rapidísima (más que 2G y 3G) DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 5 Licencias: países, bandas y anchos de banda ‣ Casi la mitad de los clientes de LTE están en APAC (Asia Pacific) LTE ha conseguido ser realmente la tecnología 4G global, a diferencia de lo que ocurrió en 3G: DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 6 Licencias: países, bandas y anchos de banda ‣ Países con servicio LTE DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 7 Licencias: países, bandas y anchos de banda ‣ Países en los que opera Telefónica, licencias de LTE y lanzamientos 14 países con servicio comercial LTE de Telefónica 2 países con licencia LTE de TEF y próximo lanzamiento: EC, NI 1 países sin licencias LTE en los que opera Telefónica: SV Países en los que no opera Telefónica DISCOVER, DISRUPT, DELIVER Licencias: países, bandas y anchos de banda ‣ Países en los que opera Telefónica, licencias de LTE y lanzamientos 2 países con servicio comercial LTE de Telefónica en 3 bandas: • Banda 20 (800 MHz, BW: 10 MHz) • Banda 3 (1800 MHz, BW: 10 o 20 MHz) • Banda 7 (2600 MHz, BW: 20 MHz) 1 países con servicio comercial LTE de Telefónica en 2 bandas: • Banda 20 (800 MHz, BW: 10 MHz), • Banda 3 (1800 MHz, BW: 5 MHz) 2 países con servicio comercial LTE de Telefónica en banda 7 (2600 MHz, BW: 20 MHz) 4 países con servicio comercial LTE de Telefónica en banda 4, “AWS” (1700-2100 MHz, BW: 10, 15 o 20 MHz) 5 países con licencia o servicio comercial LTE de Telefónica en banda 2 (1900 MHz, BW: 10, 15 o 20 MHz) 1 país con servicio comercial LTE de Telefónica en banda 3 (1800 MHz, BW: 10 MHz) 1 país con servicio comercial LTE de Telefónica en banda 28 (700 MHz, BW: 10 MHz) (varios países más en el futuro) 1 país sin licencias LTE en el que opera Telefónica DISCOVER, DISRUPT, DELIVER Países en los que no opera Telefónica DE, ES UK BR, CL AR, CO, PE, VE EC, GT, MX, NI, UY CR PA SV Licencias: países, bandas y anchos de banda 3GPP TS 36.101 Table 5.5-1 E-UTRA operating bands Duplex Uplink (UL) operating band Downlink (DL) operating band Mode BS receive BS transmit UE transmit UE receive FUL_low – FUL_high FDL_low – FDL_high FDD 1 1920 MHz – 1980 MHz 2110 MHz – 2170 MHz FDD 2 1850 MHz – 1910 MHz 1930 MHz – 1990 MHz FDD 3 1710 MHz – 1785 MHz 1805 MHz – 1880 MHz 1710 MHz – 1755 MHz 2110 MHz – 2155 MHz FDD 4 824 MHz – 849 MHz 869 MHz – 894MHz FDD 5 FDD 61 830 MHz – 840 MHz 875 MHz – 885 MHz FDD 7 2500 MHz – 2570 MHz 2620 MHz – 2690 MHz FDD 8 880 MHz – 915 MHz 925 MHz – 960 MHz FDD 9 1749.9 MHz – 1784.9 MHz 1844.9 MHz – 1879.9 MHz 1710 MHz – 1770 MHz 2110 MHz – 2170 MHz FDD 10 1427.9 MHz – 1447.9 MHz 1475.9 MHz – 1495.9 MHz FDD 11 699 MHz – 716 MHz 729 MHz – 746 MHz FDD 12 777 MHz – 787 MHz 746 MHz – 756 MHz FDD 13 788 MHz – 798 MHz 758 MHz – 768 MHz FDD 14 15 Reserved Reserved FDD 16 Reserved Reserved FDD 704 MHz – 716 MHz 734 MHz – 746 MHz FDD 17 18 815 MHz – 830 MHz 860 MHz – 875 MHz FDD 19 830 MHz – 845 MHz 875 MHz – 890 MHz FDD 832 MHz – 862 MHz 791 MHz – 821 MHz FDD 20 21 1447.9 MHz – 1462.9 MHz 1495.9 MHz – 1510.9 MHz FDD 3410 MHz – 3490 MHz 3510 MHz – 3590 MHz FDD 22 23 2000 MHz – 2020 MHz 2180 MHz – 2200 MHz FDD 1626.5 MHz – 1660.5 MHz 1525 MHz – 1559 MHz FDD 24 1850 MHz – 1915 MHz 1930 MHz – 1995 MHz FDD 25 814 MHz – 849 MHz 859 MHz – 894 MHz FDD 26 807 MHz – 824 MHz 852 MHz – 869 MHz FDD 27 703 MHz – 748 MHz 758 MHz – 803 MHz FDD 28 N/A 717 MHz – 728 MHz FDD2 29 2305 MHz – 2315 MHz 2350 MHz – 2360 MHz FDD 30 31 452.5 MHz – 457.5 MHz 462.5 MHz – 467.5 MHz FDD N 1452 MHz – 1496 MHz FDD2 / 32 A 1900 MHz – 1920 MHz 1900 MHz – 1920 MHz TDD 33 2010 MHz – 2025 MHz 2010 MHz – 2025 MHz TDD 34 1850 MHz – 1910 MHz 1850 MHz – 1910 MHz TDD 35 1930 MHz – 1990 MHz 1930 MHz – 1990 MHz TDD 36 1910 MHz – 1930 MHz 1910 MHz – 1930 MHz TDD 37 2570 MHz – 2620 MHz 2570 MHz – 2620 MHz TDD 38 39 1880 MHz – 1920 MHz 1880 MHz – 1920 MHz TDD 40 2300 MHz – 2400 MHz 2300 MHz – 2400 MHz TDD 41 2496 MHz 2690 MHz 2496 MHz 2690 MHz TDD 42 3400 MHz – 3600 MHz 3400 MHz – 3600 MHz TDD 43 3600 MHz – 3800 MHz 3600 MHz – 3800 MHz TDD 44 703 MHz – 803 MHz 703 MHz – 803 MHz TDD NOTE 1: Band 6 is not applicable NOTE 2: Restricted to E-UTRA operation when carrier aggregation is configured. The downlink operating band is paired with the uplink operating band (external) of the DISCOVER, DISRUPT, DELIVER carrier aggregation configuration that is supporting the configured Pcell. E-UTRA Operating Band 3GPP TS 36.101 Table 5.6.1-1: E-UTRA channel bandwidth E-UTRA Band 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ... 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 30 31 ... 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 NOTE 1: NOTE 2: NOTE 3: 1.4 MHz E-UTRA band / Channel bandwidth 3 MHz 5 MHz 10 MHz Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes1 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes1 Yes1 Yes1 Yes Yes Yes Yes Yes1 Yes1 Yes Yes1 Yes Yes Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes Yes Yes Yes Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 15 MHz 20 MHz Yes Yes1 Yes1 Yes Yes Yes1 Yes1 Yes Yes3 Yes1, 3 Yes1 Yes Yes1 Yes Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1 Yes1, 2 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes3 Yes3 Yes Yes Yes3 Yes3 Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes 1 refers to the bandwidth for which a relaxation of the specified UE receiver sensitivity requirement (subclause 7.3) is allowed. 2 For the 20 MHz bandwidth, the minimum requirements are specified for EUTRA UL carrier frequencies confined to either 713-723 MHz or 728-738 MHz 3 refers to the bandwidth for which the uplink transmission bandwidth can be restricted by the network for some channel assignments in FDD/TDD coexistence scenarios in order to meet unwanted emissions requirements (Clause 6.6.3.2). Bandas y anchos de banda utilizados por Telefónica Visión general del despliegue actual ‣Visión global de la cobertura LTE por países: % del tiempo en LTE (fuente: informe OpenSignal marzo 2015, obtenido de reportes de su app, que se ejecuta en 11 millones de smartphones) http://opensignal.com/assets/pdf/reports/2015_03_opensignal-state-of-lte-report_mar_2015.pdf DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 11 Visión general del despliegue actual ‣Visión global de la cobertura LTE por países: Velocidad DL en LTE (fuente: informe OpenSignal marzo 2015, obtenido de reportes de su app, que se ejecuta en 11 millones de smartphones) DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 12 Visión general del despliegue actual ‣ España aparece con una media del 52% del tiempo en LTE debido a que todavía hay poco territorio cubierto por LTE. ‣ Esto se debe a que el despliegue de LTE empezó tarde en España: los 3 operadores grandes estaban esperando la liberación de la banda de 800 MHz (ganada en subasta en julio de 2011) para iniciar el despliegue LTE. ‣ La otra banda que habían ganado los 3 operadores grandes era la de 2600 MHz, pero por su corto alcance la hace inapropiada para dar cobertura. Está enfocada a dar capacidad en “hot spots”, celdas pequeñas con mucho tráfico. ‣ Fue Yoigo quien “atacó” primero desplegando en 1800, una banda que habían conseguido poco antes de la subasta (en 2011). Pero Yoigo no participó en la subasta de 800 y 2600 MHz. Así que Yoigo no tenía ningún motivo para esperar. ‣ Es una excelente noticia que España sea el país del mundo con mayor velocidad de pico de descarga en LTE. ‣ Las coberturas pequeñas, combinado con el hecho de que aún hay pocos terminales LTE y la alta penetración de terminales Categoría 4 pueden ser alguna de las causas. ‣ El operador con más velocidad en LTE en España es Vodafone, que parece que tiene 15 MHz en 1800 en algunas ciudades y 10 MHz en otras. Movistar hizo “refarming” de 10 MHz en general, salvo excepciones, por lo que puede alcanzar menor velocidad. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 13 Visión general del despliegue actual ‣ El “dividendo digital” es como se denomina al beneficio en forma de espectro liberado que ofrece la digitalización de los canales de televisión. ‣ La Televisión Digital Terrestre (TDT) ocupa menor ancho de banda que la analógica, de forma que tras la transición se puede liberar ancho de banda para otros usos. ‣ En España, la asignación de frecuencias a la TDT en 2005 no dejó libre el segmento del espectro que posteriormente el WRC 2007 asignó en Europa a comunicaciones móviles, la futura banda 20 (“800 MHz EU DD”), sino que quedó ocupado con canales de TDT. ‣ Por eso ahora, en 2015, se han tenido que adaptar las instalaciones de TDT, moviendo las frecuencias de algunos canales de TV. ‣ La UE está proponiendo ya un “segundo dividendo digital” en Europa en la banda de 700 MHz. ‣ Ver el “Lamy Report” ‣ Podría aplicarse en 2020 ‣ Decisión en WRC 2015, noviembre de 2015 DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 14 Visión general del despliegue actual ‣ La situación en España tras la subasta de 2011 dejó muy igualados a los 3 operadores grandes. Para el despliegue de 4G hay 3 opciones: ‣ Banda 800 MHz, celdas muy grandes y con muy buena penetración en interiores ‣ 5,06x el radio de la celda de 1800 MHz (aprox 9 Km vs 1.8 Km), 25,6x en área ‣ Banda 2600 MHz, celdas muy pequeñas y con muy mala penetración en interiores ‣ 0,52x el radio de la celda de 1800 MH (aprox 900 m), aprox ¼ de área ‣ Banda 1800, refarming de 2G. Ventaja: misma planificación celular DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 15 Visión general del despliegue actual ‣ Con el despliegue a 31 de marzo de 2015, utilizando 1800 MHz, solo se llega a cubrir las zonas pobladas ‣ A partir del 1 de abril de 2015, completada la liberación del dividendo digital (que se retrasó 3 meses), comienza el despliegue de 800 MHz. ‣ Las celdas de 800 MHz se ven por sus enormes radios de cobertura: parece que a día 3 de abril Movistar ha encendido ya la primera en Valencia: DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 16 Visión general del despliegue actual ‣ Comparativa de radios (celda omnidireccional sin obstáculos; en entorno urbano se reduce mucho; círculos dibujados sobre Madrid solo como referencia): ‣ Celda 800 MHz (aprox. 9 Km). Irreal para zona urbana por capacidad, pero ideal para entorno rural, caso de O2 Alemania) ‣ Celda 1800 MHz (aprox. 1,8 Km) ‣ Celda 2600 MHz (aprox 900 m).En entorno urbano la mitad, y en interiores penetra unos pocos metros) DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 17 Categorías de terminales UE Category Tasa binaria máxima capa 1 DL @ BW=20 MHz Número máximo de capas MIMO Tasa binaria máxima capa 1 UL @ BW=20 MHz Release del 3GPP Category 0 1.0 Mbit/s 1 1.0 Mbit/s Release 12 Category 1 10.3 Mbit/s 1 5.2 Mbit/s Release 8 Category 2 51.0 Mbit/s 2 25.5 Mbit/s Release 8 Category 3 102.0 Mbit/s 2 51.0 Mbit/s Release 8 Category 4 150.8 Mbit/s 2 51.0 Mbit/s Release 8 Category 5 299.6 Mbit/s 4 75.4 Mbit/s Release 8 Category 6 301.5 Mbit/s 2 or 4 51.0 Mbit/s Release 10 Category 7 301.5 Mbit/s 2 or 4 102.0 Mbit/s Release 10 Category 8 2,998.6 Mbit/s 8 1,497.8 Mbit/s Release 10 Category 9 452.2 Mbit/s 2 or 4 51.0 Mbit/s Release 11 Category 10 452.2 Mbit/s 2 or 4 102.0 Mbit/s Release 11 Category 11 603.0 Mbit/s 2 or 4 51.0 Mbit/s Release 12 Category 12 603.0 Mbit/s 2 or 4 102.0 Mbit/s Release 12 Category 13 391.6 Mbit/s 2 or 4 51.0 Mbit/s Release 12 Category 14 391.6 Mbit/s 2 or 4 102.0 Mbit/s Release 12 Category 15 3,916.6 Mbit/s 8 1,497.8 Mbit/s Release 12 DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 18 Categorías de terminales ‣ El cálculo de la tasa binaria máxima de un terminal dado en una celda LTE es el mínimo de las capacidades de ambos: Tasa binaria máxima = min (tasa máx UE, tasa máx eNB) ‣ Capacidad de una celda LTE, con 20 MHz y MIMO 2x2 = 150 Mbps. ‣ Tasa binaria máxima según la categoría del terminal y ancho de banda: Tasa binaria máxima capa 1 DL, 64 QAM, MIMO 2x2 UE Category Ancho de Banda disponible Tasa máxima de celda (Mbps) Category 1 Category 2 Category 3 Category 4 Category 5 20 MHz, 15 MHz 10 MHz 5 MHz 150 112,5 75 37,5 10,3 51 100 150 150 10,3 51 100 112,5 112,5 10,3 51 75 75 75 10,3 37,5 37,5 37,5 37,5 El terminal limita la tasa máxima alcanzable La red limita la tasa máxima alcanzable Caso de Vodafone ES en 1800 MHz DISCOVER, DISRUPT, DELIVER Caso de Movistar ES en 1800 MHz 19 Número máximo de capas MIMO 1 2 2 2 4 Voz en LTE: CSFB ‣ Voz en LTE. No hay CS 4 mecanismos de transporte de voz: ‣ VoLTE: Voz sobre IP en IMS: preferido por los operadores, pero aún poco extendido. Adopción lenta. Lanzado en verano de 2012 en Corea. Lanzamiento el 30 de marzo de 2015 en O2 Alemania. ‣ Para los traspasos a 3G y 2G, VoLTE requiere una peculiaridad: es un traspaso de voz sobre PS a voz sobre CS. Este traspaso se denomina SR-VCC (Single Radio – Voice Call Continuity). ‣ Se requiere el SR-VCC a 3G y a 2G (este último hasta más importante, para despliegues LTE en banda de 800 MHz, 3G en 2100 MHz y 2G en 900 MHz). ‣ CSFB: Circuit Switched Fall Back (soportado por los primeros smartphones LTE con voz lanzados en verano de 2012): ‣ El terminal acampado en LTE es redirigido a 2G o 3G cuando inicia una llamada de voz o le llega una llamada entrante de voz. Retardo de varios seg. ‣ GAN (Generalized Access Network = UMA) VoLGA (impulsado inicialmente por T-Mobile), permitía acceso sobre una red de datos LTE o WiFi. Opción que quedó medio olvidada. ‣ Una opción similar, VoWiFi ha surgido recientemente (ver más adelante). ‣ VoIP: Voz sobre IP con cualquier cliente «Over The Top» (OTT) externo al operador, tipo Skype. Siempre será posible, pero lo puede ofrecer cualquier proveedor. No hay garantía de QoS, ni llamadas de emergencia, y consume más datos. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 20 Voz en LTE: CSFB ‣ Experiencia con CSFB: ‣ El funcionamiento ha sido bueno en todos los países desde el principio (¡sorprendente!) en parte debido a la simplicidad de la funcionalidad (es básicamente un Release de LTE y caída ciega en 2G/3G). ‣ CSFB puede ser a 2G o a 3G, o a ambos. ‣ Alemania: a 2G por mejor cobertura en 2G que en 3G (banda 2100 MHz) ‣ España: a 3G porque tiene UMTS 900 MHz, y Brazil a UMTS 850 MHz. ‣ El procedimiento de Release de LTE y reselección a 2G o 3G añade un tiempo que alarga el establecimiento de llamada. ‣ En el CSFB a 2G, ese tiempo extra es de unos 3 segundos. ‣ En el CSFB a 3G es de aprox 1 segundo (mejor experiencia de usuario) ‣ El tiempo total de establecimiento de llamada varía: ‣ Para llamadas originadas, entre 5 y 8 segundos. ‣ Para llamadas terminadas, entre 7 y 10 segundos. ‣ Estos tiempos no han sido percibidos como problemáticos por los usuarios. ‣ Tras terminar la llamada, algunos móviles implementan una funcionalidad retorno rápido a LTE (en 1-2 seg), y algunas redes facilitan esta funcionalidad. ‣ Sin esta funcionalidad, el tiempo de retorno a LTE es de 10-20 seg. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 21 de SMS over SGs ‣ En 2G y 3G, los SMS se suelen llevar por señalización CS. ‣ SMS en LTE. No hay dominio CS mecanismos de transporte de SMS: ‣ SMS over IMS (similar a VoLTE): requiere una red IMS. ‣ SMS over SGs: llamados erróneamente «SMS con Circuit Switched Fallback (CSFB)», utilizando la misma nomenclatura que para la voz, pero el funcionamiento es distinto: SGs ‣ El UE no necesita salir de LTE para enviar/recibir un SMS por este método, aunque sí utiliza la MSC, pero por señalización que le llega de la MSC a través de la MME. Así se evita que para los SMS el UE tenga que acampar en 2G o 3G. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 22 Optimización de LTE ‣ La configuración de LTE no ha dado grandes problemas. Hay ciertos aspectos que están optimizando tras el despliegue inicial: ‣ El ANR (Automatic Neighbour Reporting) funciona: se trata de una funcionalidad que añade automáticamente celdas vecinas detectadas por los terminales (la falta de configuración de celdas vecinas era causa de muchas caídas en 2G y 3G). ‣ Problema: añade muchas celdas que luego no se usan. Proceso de purgado semanal manual es muy conveniente. Límite de 64 vecinas de algún fabricante es un problema porque salen más de 64 vecinas! ‣ RACH, difícil de optimizar porque no aparece en los KPIs ‣ MDT (Minimization of Drive Testing) no se está usando, aunque prometía ser una funcionalidad muy interesante: los terminales de los usuarios graban trazas en casos de fallos y las envían a los optimizadores de red automáticamente. ‣ Máximo número de usuarios por celda es configurable (240, 360, … hasta 600!). ‣ Situación de bloqueo al superar ese número máximo. ‣ No conviene configurar más usuarios de los necesarios porque gastas capacidad de la celda en PUCCH (Physical Uplink Common Channel) ‣ Tráfico total de una celda LTE: aprox 10 Mbps en eventos masivos (en un ancho de banda de 10 MHz), que es una mejora comparado con lo que se conseguía en 3G (ver páginas siguientes) DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 23 Optimización de LTE ‣ Inconveniente de los sistemas HSPA y LTE: Casi todas las mejoras se aprovechan en una parte de la celda (más al centro cuanto mayor tasa binaria). Así, las altas tasas binarias realmente solo se alcanzan en el centro. En 3G (HSPA+) la distribución de tasa binaria en función del radio de la celda es: Peak Rates Layer 1 TCP/IP 42Mbps CQI vs. Throughput HSPA+ Peak Data Rates <0.5% cell area 35Mbps Dual Carrier (10Mhz) Single User Throughput MIMO 28Mbps 23.5Mbps 64QAM 10-15 codes 16 QAM 5-10 codes 21Mbps 17.6Mbps 16 QAM 5 codes QPSK 1 to 5 codes 14Mbps 11.7Mbps 7.2Mbps 6Mbps 3.6Mbps 3Mbps 1.8Mbps 1.5Mbps 0.00% DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 9.8% 80% 21% % Cell Area 100.00% Optimización de LTE ‣ El impacto de las optimizaciones (tales como 64 QAM) sobre la tasa media servida por la celda es pequeño, ya que hay muchos usuarios que no pueden beneficiarse de la tasa alta. Mbps Peak rate achieved over two carriers in downlink 45.0 45.0 Theoretical PeakData DataRate RateininDownlink Downlink ( Theoretical Peak (Mbit/s) 40.0 40.0 Mbit/s ) Average Cell CellThroughput Throughput Downlink ( Mbit/s (Mbit/s*) )* Average in in Downlink in 5MHz bandwidth 35.0 35.0 30.0 30.0 25.0 25.0 20.0 20.0 15.0 15.0 10.0 10.0 5.0 5.0 0.0 0.0 QPSK QPSK 5 5 codes QPSK 16QAM 16QAM 5 5 codes codes codes DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 16QAM HSPA 16QAM 16QAM 10 codes 16QAM 16QAM 16QAM 15 codes 10 codes 15 codes 16QAM 64QAM 64 QAM 64QAM MIMO MIMO 2x2 HSPA+ Dual-Cell + 64QAM MIMO2x2 Optimización de LTE ‣ Esta estimación es de hace años, de cuando se estaba desplegando HSDPA. Predecían estas tasas de pico y medias de celda: ‣ Para LTE con MIMO 2x2 se auguraba 5.8 Mbps para un ancho de banda de 5 MHz, con pico de 170 Mbps (error, el pico es de 150). ‣ 10 Mbps para 10 MHz es cercano a esta predicción LTE (serían 5 Mbps, en vez de 5.8, para 5 MHz) LTE 2 X 2 HSPA+ 7.1 Mbps 5.8 Mbps MIMO 64 QAM Advanced Rx HSDPA R6 HSDPA R6 2.5 Mbps 2.5 Mbps 7.2 Mbps 5 MHz 14 Mbps 5 MHz R6 R6 DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 3.7 Mbps 4.3 Mbps 4.3Mbps 3.8 Mbps 14 Mbps 5 MHz 21 Mbps 5 MHz 28 Mbps 5 MHz 42Mbps 10 MHz 170 Mbps 20 MHz 340 Mbps 20 MHz R6 R7 R7 R8 R8 R8 Peak Rate HSPA Dual Carrier1 5 MHz Cell Capacity LTE 4 X 4 Índice 1. Experiencia de Telefónica en LTE_ Licencias: países, bandas y anchos de banda Visión general del despliegue actual Categorías de terminales Voz: CSFB SMS: SMS over SGs Optimización de LTE 2. Visión de Telefónica en LTE_ Carrier Aggregation Voz: VoLTE, SRVCC y ViLTE VoWiFi y ViWiFi SMS over IP y RCS LAA y LTE+Wi-Fi Small Cells, HetNets, FeICIC MIMO 4x4 FDD-TDD LTE para IoT DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 27 Visión de Telefónica en LTE ‣ Visión general: ¿dónde estamos? (No todo lo que vamos a ver a continuación es LTE-A, por ejemplo VoLTE es posible con LTE, aunque el lanzamiento haya sido posterior por la complejidad del VoLTE) DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 28 Carrier Aggregation ‣ Carrier Aggregation es la funcionalidad más conocida de LTE Advanced, o “4G+” ‣ Concepto: agregación de portadoras LTE. El ancho de banda máximo de una portadora LTE es 20 MHz. Para alcanzar velocidades más altas surge la idea que el terminal se conecte simultáneamente a dos o más y sume los flujos de datos. ‣ Esto se hacía ya en 3G en el HSPA+ Dual Cell DL, que alcanza 42 Mbps agregando 2 portadoras (contiguas y en la misma banda) de 5 MHz (2x21 Mbps). ‣ CA requiere que el terminal tenga una cadena de recepción de RF por cada portadora. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 29 Carrier Aggregation ‣ Tipos de CA en LTE: según si se agregan portadoras de la misma banda o de distintas, y si son contiguas o no. ‣ En 3G, el HSPA+ Dual Cell DL es un tipo de intra-band contiguous. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER Carrier Aggregation ‣ Estandarización de Carrier Aggregation (parte de LTE-A) en el 3GPP, por Releases: DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 31 Carrier Aggregation ‣ Notación de las configuraciones de CA en LTE: ‣ CC: Carrier Components: número de portadoras agregadas (normalmente 2 o 3). ‣ CA Bandwidth class: combinación de CC’s y ancho de banda total de cada componente: • • • Class A: Aggregated Total Bandwidth ≤ 20 MHz, numero máximo de CC = 1 Class B: Aggregated Total Bandwidth ≤ 20 MHz, numero máximo de CC = 2 Class C: 20 MHz < Aggregated Total Bandwidth ≤ 40 MHz, numero máx de CC = 2 DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 32 Carrier Aggregation ‣ Configuraciones posibles en R12: ‣ Intra-band contiguous E-UTRA CA Band CA_1 CA_2 CA_3 CA_7 CA_12 CA_23 CA_27 CA_38 CA_39 CA_40 CA_41 CA_42 ‣ Duplex Mode FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD TDD TDD TDD TDD TDD Intra-band non-contiguous E-UTRA CA Band CA_2-2 CA_3-3 CA_4-4 CA_7-7 CA_23-23 CA_25-25 CA_41-41 CA_42-42 Duplex Mode FDD FDD FDD FDD FDD FDD TDD TDD DISCOVER, DISRUPT, DELIVER ‣ E-UTRA CA Duplex Band Mode CA_1-3 FDD CA_1-5 FDD CA_1-7 FDD CA_1-8 FDD CA_1-11 FDD CA_1-18 FDD CA_1-19 FDD CA_1-20 FDD CA_1-21 FDD CA_1-26 FDD CA_1-28 FDD CA_1-41 FDD + TDD CA_1-42 FDD + TDD CA_2-4 FDD CA_2-4-4 FDD CA_2-5 FDD CA_2-2-5 FDD CA_2-12 FDD CA_2-13 FDD CA_2-2-13 FDD CA_2-17 FDD CA_2-29 FDD CA_2-30 FDD Configuraciones de CA utilizables por Telefónica España ‣ Inter-band CA (2 bands) CA_3-5 CA_3-7 CA_3-8 CA_3-19 CA_3-20 CA_3-26 CA_3-27 CA_3-28 CA_3-42 CA_4-5 CA_4-4-5 CA_4-7 CA_4-4-7 CA_4-12 CA_4-4-12 CA_4-13 CA_4-4-13 CA_4-17 CA_4-27 CA_4-29 CA_4-30 CA_5-7 CA_5-12 CA_5-13 CA_5-17 33 FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD + TDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD CA_5-25 CA_5-30 CA_7-8 CA_7-12 CA_7-20 CA_7-28 CA_8-11 CA_8-20 CA_8-40 CA_11-18 CA_12-25 CA_12-30 CA_18-28 CA_19-21 CA_19-42 CA_20-32 CA_23-29 CA_25-41 CA_26-41 CA_29-30 CA_39-41 CA_41-42 FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD + TDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD + TDD FDD FDD FDD + TDD FDD + TDD FDD TDD TDD Inter-band CA (3 bands) E-UTRA CA Band CA_1-3-5 CA_1-3-8 CA_1-3-19 CA_1-3-20 CA_1-3-26 CA_1-5-7 CA_1-7-20 CA_1-18-28 CA_1-19-21 CA_2-4-5 CA_2-4-12 CA_2-4-13 CA_2-4-29 CA_2-5-12 CA_2-5-13 CA_2-5-30 CA_2-12-30 CA_2-29-30 CA_3-7-20 CA_4-5-12 CA_4-5-13 CA_4-5-30 CA_4-7-12 CA_4-12-30 CA_4-29-30 CA_7-8-20 Duplex Mode FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD Carrier Aggregation ‣ Movistar España lanzó Carrier Aggregation de 2 portadoras (“2xCA”) el 1 de octubre de 2014: CA_3A_7A. ‣ Actualmente solo está desplegado en Madrid y Barcelona ‣ Requiere terminales con mínimo Cat. 6 (que pueden llegar a 300 Mbps. Ya hay algún terminal comercial Cat.6, como el Samsung Galaxy S5 4G+, Note 4 y S6. El iPhone 6 no es Cat 6. ) ‣ Agrega: ‣ Banda 3 (1800 MHz): 10 MHz 75 Mbps (con terminales Cat 3 y Cat 4) ‣ Banda 7 (2600 MHz): 20 MHz 100 Mbps (Cat 3) o 150 Mbps (Cat 4) ‣ Total: 175 Mbps (Cat 3) o 225 Mbps (Cat 4) ‣ En el Mobile World Congress en Barcelona el 1 de marzo de 2015, Telefónica demostró Carrier Aggregation de 3 portadoras, “3xCA”: CA_3A_7A_20A ‣ Empleando terminales no comerciales Cat. 9 ‣ Agregando: ‣ Banda 3 (1800 MHz): 20 MHz 150 Mbps ‣ Banda 7 (2600 MHz): 20 MHz 150 Mbps ‣ Banda 20 (800 MHz): 10 MHz 75 Mbps (banda disponible a partir del 1 de abril!!) ‣ Total: 375 Mbps DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 34 Voz: VoLTE, SRVCC y ViLTE ‣ Telefónica lanzó técnicamente VoLTE (el lanzamiento de marketing será dentro de unos días) en O2 Alemania el 30-marzo-2015 (otros países en 2015-16) ‣ VoLTE (“Voice over LTE”) es el futuro de la voz en las redes LTE, ya que CSFB necesita una red 2G/3G, y necesitamos poder apagar las redes 2G/3G y seguir dando el servicio de voz. ‣ Las principales ventajas de VoLTE para el usuario son: ‣ Establecimiento de llamada mucho más rápido (aprox 1 segundo) ‣ Retardo boca-oído es casi la mitad que voz CS ‣ Calidad de voz mejorada, al poder utilizar fácilmente códecs de voz mejores, como AMR-WB ahora (“HD Voice”) y otros mejores en el futuro. ‣ Eficiencia espectral mejor que voz CS ‣ Consumo de batería mejor que voz CS si se utiliza con cDRX, RoHC, TTI bundling, SPS. ‣ El principal inconveniente es para el operador, que debe desplegar SR-VCC (“Single Radio – Voice Call Continuity”), para el traspaso a 2G/3G. ‣ SR-VCC es una funcionalidad enormemente compleja porque supone un traspaso de una llamada sobre paquetes (Packet Switched, PS) en la red IMS a una sobre circuitos (CS). ‣ Otros operadores (Corea del Sur) desplegaron VoLTE muy fácilmente porque su cobertura LTE era completa y no necesitaban desplegar SR-VCC. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 35 Voz: VoLTE, SRVCC y ViLTE ‣ Según la GSA, 14 operadores habían lanzado VoLTE a 7 de enero de 2015, y 80 están invirtiendo en VoLTE. ‣ VoLTE no es solo voz: utiliza la red IMS (“IP Multimedia Subsystem”), que es una red sobre paquetes para dar servicios de operador. ‣ Unido a la voz viene el vídeo, que empieza a conocerse como ViLTE (“Video over LTE”): ‣ Si VoLTE es el sustituto de las llamadas de voz tradicionales, ViLTE es el sustituto en PS y sobre IMS de las videollamadas. ‣ Las videollamadas no tuvieron éxito comercial por varias razones, pero ViLTE probablemente sí lo tendrá porque tiene muchas ventajas. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 36 Voz: VoLTE, SRVCC y ViLTE ‣ ¿Por qué ViLTE puede tener éxito? Desventajas de la videollamada 3G Ventajas de ViLTE Mala calidad resultante de: Mucha mejor calidad: - Tasa binaria de 64 Kbps - Tasa mínima de 384 Kbps, normal de 500 Kbps, posible - Video codificado en H.263 con LTE. - Terminales con baja resolución de pantalla - Códec de video H.264 comprime más y cámaras de mala calidad - Pantallas y cámaras con alta resolución No se puede “añadir video” a una llamada de voz en un momento dado y luego quitarlo y seguir con voz, ya que la videollamada es un solo canal que incluye voz y vídeo. Sí se puede “añadir video” en cualquier momento, o quitarlo, porque el video va por un canal distinto de la voz. Tarificación más cara que las llamadas de voz. Añadir video no encarece la llamada de voz, el video cuenta como datos (consume tarifa de datos). Solo se puede usar sobre la red móvil (ancho de banda compartido con otros usuarios). En el futuro se podrá usar con WiFi (vease VoWiFi y ViWiFi más adelante), con tasas binarias muy altas (no compartido) Factor cultural: el consumo de vídeo por Internet era muy bajo hacia 2004 • • Actualmente el consumo de video se ha disparado. Los servicios OTT han abierto el camino de los hábitos. Otros servicios OTT (Microsoft Skype, Google Hangouts, Apple Facetime) dan mejor calidad y han conquistado a los usuarios. • • ViLTE dará mejor calidad que los OTT al soportar QoS Será más fácil de usar al no requerir que el usuario instale ninguna aplicación: vendrá “nativo”. Además de la ventaja de privacidad de que tu llamada la gestione un operador sujeto a la ley. • DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 37 VoWiFi y ViWiFi ‣ Mapa de estándares de voz y vídeo sobre 4G, 3G y WiFi: ‣ Los estándares denominados IR.xx proceden de la GSMA: son “perfiles” que definen los componentes técnicos definidos principalmente por el 3GPP para desarrollar un servicio determinado. Servicios basados en IMS 4G 3G WiFi Sobre LTE, con Sobre HSPA, con QoS QoS (conexión a (conexión a IMS a EPC e IMS a través través de UTRAN) de eUTRAN) Sobre HSPA, sin QoS (conexión a IMS a través de UTRAN) Sobre WiFi, sin QoS (conexión a EPC e IMS a través del ePDG) Voz VoLTE (IR.92) VoHSPA (IR.58) requiere GBR Conversational traffic class) VoIP VoWiFi (IR.51) Apple lanzó esta funcionalidad como “WiFi calling” Video ViLTE (IR.94) IR.94 incluye también HSPA con QoS Conversational traffic class IR.94 incluye también HSPA sin QoS Interactive traffic class ViWiFi (IR.51) Este nombre no está popularizado en la industria. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 38 VoWiFi y ViWiFi ‣ Conexión desde redes WiFi (Non-3GPP IP Access) con EPC e IMS a través del ePDG (tunel IPsec): una vez autenticado, el usuario está en el EPC (core de PS de 4G) igual que si accediera por LTE. 2G: GERAN 3G: UTRAN 4G: eUTRAN WiFi DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 39 VoWiFi y ViWiFi ‣ Basados en VoLTE y ViLTE ‣ Una vez los terminales soporten los protocolos de VoLTE y ViLTE, soportar VoWiFi y ViWiFi será muy sencillo ya que solo cambia la interfaz radio. ‣ Perspectivas de VoWiFi: ‣ Ampliamente soportado: Tras el anuncio del soporte de “WiFi calling” en iOS 8, muchos operadores se han apresurado a desplegar los nodos ePDG necesarios para este acceso. ‣ El 25-marzo-2015 T-Mobile USA tuiteaba una foto del Nexus 6 haciendo una llamada de WiFi Calling. Android lo soportará en una release que podría ser la 5.1 o posterior. ‣ Cómodo: el acceso es transparente para el usuario, ya que se autentica utilizando las credenciales de la USIM. ‣ Confidencialidad “carrier grade”. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 40 SMS over IP y RCS ‣ SMS over IP: misma funcionalidad de SMS, sin core de CS ‣ Necesario para dar continuidad al servicio de SMS “legacy” ‣ RCS: Rich Communication Suite. Mensajería sobre IMS: ‣ ¿“La respuesta de los operadores al Whatsapp y Skype”? ¡No, RCS empezó antes! (IMPS, SIMPLE IM…) ‣ Estandarizado por GSMA. Marca “Joyn” ‣ Servicios: chat 1-a-1, chat de grupo, compartir video, fotos y archivos. ‣ Descubrimiento de presencia y capacidades adaptado a red móvil (reduce tráfico, batería!) ‣ Soportará también voz sobre IP sobre IMS en el futuro (como VoLTE, pero también en 2G/3G) ‣ Es el complemento del VoLTE (“añadir voz”). ‣ Sustituto de la videollamada (“añadir video”) con mejor calidad ‣ Estándar: interoperable (todos los operadores, marcas y OS’s), seguro. ‣ Vendrá en teléfonos nuevos como funcionalidad nativa, integrado con Contactos, Galería… ‣ Ya disponible como aplicación descargable en España 41 DISCOVER, DISRUPT, DELIVER RCS ‣ RCS sigue evolucionando: 42 DISCOVER, DISRUPT, DELIVER RCS ‣ Por qué RCS es fundamental para los operadores: es el futuro de la mensajería. Evolución de los dominios Circuit Switched (CS) y Packet Switched (PS) 1G 2G 2.5G 3G WAP (tonos y logos) OTT / T-Digital WAP2.0, xHTML 4G Web social: Coms: Blackberry PS GPRS 3G-PS WAP e-moción MMS (cont.) MMS (cont.) LTE, EPS 5G IMS: VoLTE, RCS/IMS SMS over IMS y RCS CS 5G NMT,TACS GSM GSM 3G-CS Voz Voz SMS Voz SMS MMS (notif.) Voz SMS MMS (notif.) Videollam. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 43 LAA y LTE+WiFi ‣ LAA (Licensed Assisted Access): utilización de LTE en bandas no licenciadas ‣ Inicialmente conocido como LTE-U o LTE Unlicensed, incluido por 3GPP en R13 como LAA. ‣ Las bandas utilizadas por WiFi no tienen licencia, son de uso libre ‣ LAA es un caso particular de CA, agregando: Una portadora (primaria) sobre una banda licenciada de LTE + Una o varias portadoras (secundarias) de LTE sobre banda(s) no licenciada(s) ‣ La banda licenciada proporciona una tasa binaria base y la conexión de control, mientras que las portadoras sobre bandas no licenciadas se usan solo para datos: sirven para aumentar el ancho de banda. ‣ Este esquema permite añadir gran cantidad de espectro (que el operador no podría adquirir al precio licenciado) y alcanzar altísimas tasas binarias. ‣ Demo de Vodafone con Qualcomm en el MWC 2015: (20 MHz banda 2600 MHz) + (20 + 20 + 20 MHz en banda WiFi 5 GHz) 150 Mbps x 4 = 600 Mbps !! DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 44 LAA y LTE+WiFi ‣ LTE + WiFi: agregación de ancho de banda de LTE y WiFi ‣ Funcionalidad ya comercial con un LTE y WiFi independientes, lanzada por Samsung como “Download booster” con muy buenos resultados en el Galaxy S5 ‣ Mejor integración con WiFi del operador: DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 45 LAA y LTE+WiFi ‣ ¿Por qué es tan atractivo LAA para los operadores? ‣ Telefónica invirtió en la subasta de 2011 un total de 668,3 millones de euros para hacerse con 70 MHz solo para España: 20 MHz en la banda 800, 10 MHz en la banda 900 y 40 MHz en la banda de 2.6 GHz. ‣ ¡En la banda de 5 GHz hay más de 500 MHz de uso libre en todo el mundo!: ‣ Es más ventajoso usar LTE en esas frecuencias que usar WiFi porque alcanza mayor velocidad y la coordinación entre varios usuarios (scheduling) es mucho mejor en LTE. ‣ El algoritmo busca un canal libre de WiFi para transmitir LTE, de forma que no interfiera con los WiFis existentes. ‣ En Europa y Japón este requisito es más exigente y requiere una estandarización especial en el 3GPP. En USA se puede lanzar LAA ya, y T-Mobile y Verizon han anunciado despliegue comercial en 2016. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 46 Small Cells, HetNets, FeICIC ‣ En los planes de despliegue de LTE coexisten celdas muy grandes (800 MHz) que se solaparán con muchas otras pequeñas (2600 MHz). ‣ Las celdas grandes proporcionan una capa de cobertura continua ‣ Las celdas pequeñas, small cells, proporcionan capacidad de tráfico ‣ Una red con celdas de distintos tamaños es heterogénea, o HetNet, mezcla de celdas macro, micro, pico y femto. ‣ El principal problema es la gestión de la interferencia. ‣ ICIC: Inter Cell Interference Coordination (Rel-8) es para macros vecinas. ‣ Cada celda informa a la otra de la interferencia que está percibiendo, para que puedan coordinarse disminuyendo la potencia de transmisión en ciertos bloques (de tiempo/frecuencia) utilizados por los terminales más alejados. ‣ eICIC: enhanced… (Rel-10), para HetNets si la macro interfiere a la small cell. ‣ La macro casi deja de emitir durante algunas tramas temporales (ABS: Almost Blank Subframes) para que la small cell emita en esos tiempos. ‣ FeICIC: Further enhanced… (Rel-11) es para small cells, y requiere el uso de receptores avanzados con cancelación de interferencias. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 47 MIMO 4x4 ‣ MIMO 2x2 es una funcionalidad obligatoria en LTE y que está presente en la red y los terminales desde el principio (Rel 8). ‣ En 3G, sin embargo, se añadió en la Release 7 pero pocos (0?) operadores modificaron su despliegue (¡hay que duplicar las antenas!) ‣ Desde LTE Rel 8, se soporta MIMO 4x4 (terminales Cat 5) pero no se ha llegado a utilizar. ‣ En LTE Rel 10 se soporta hasta MIMO 8x8 ‣ En la práctica, es difícil que los operadores desplieguen MIMO 4x4 ‣ También es difícil que en los terminales tipo teléfono se puedan incluir 4 antenas suficientemente separadas para que funcione bien. En los tablets sí podría ser, y en los teléfonos en futuras bandas más altas. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 48 FDD - TDD ‣ Por ahora, las bandas que se están utilizando en Europa y América son FDD (Frequency Division Duplex), no se usa TDD (Time Division Duplex) ‣ Sin embargo, los operadores hemos adquirido espectro en bandas TDD, por ahora sin usar ‣ En China se está utilizando FDD y TDD, y ya existen terminales que soportan ambos modos. La economía de escala de China hace que sean baratos y de varios fabricantes ‣ Los chipsets de los terminales (Qualcomm, Mediatek, Intel y Spreadtrum) soportan también TDD ‣ Ya se han definido configuraciones de CA de FDD + TDD. ‣ Parece que si se identifica una banda con economías de escala se podrá desplegar TDD. DISCOVER, DISRUPT, DELIVER 49 LTE para IoT ‣ IoT, Internet of Things, es como se denomina a una parte emergente de Internet en la que las comunicaciones son M2M (Machine to Machine). Ejs: ‣ Contadores de electricidad, gas o agua que comunican automáticamente sus lecturas, ‣ flotas de camiones que comunican su posición, ‣ máquinas de vending que comunican su recaudación y necesidades de reposición, ‣ coches que comunican su kilometraje y averías al sistema de citas del taller del fabricante o hábitos de conducción al seguro, que automáticamente ajusta la cuota, ‣ Cultivos sembrados de sensores que comunican la humedad y temperatura de cada punto a sistemas de riego automático ‣ Pulseras para ancianos o niños que se comunican con una central de teleasistencia… ‣ Hasta ahora, estas aplicaciones están usando modems 2G, por ser los más baratos. Como portadora de datos utilizan SMS o GPRS. ‣ La Categoría 0 de terminales definida en R12 sirve a esta necesidad con terminales muy baratos, pequeños y de bajo consumo. Elimina el MIMO y reduce drásticamente la tasa binaria. UE Category Tasa binaria máxima capa 1 DL @ BW=20 MHz Category 0 1.0 Mbit/s DISCOVER, DISRUPT, DELIVER Número máximo de capas MIMO 1 Tasa binaria máxima capa 1 UL @ BW=20 MHz 1.0 Mbit/s 50 Release del 3GPP Release 12 ¡Muchas gracias!
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