IMT-Advanced kehitys LTE-Advanced ja IEEE 802.16m Anju Tatra Diplomityöseminaari 14.4.2010 Valvoja: Prof. Jyri Hämäläinen Ohjaaja: DI Mika Husso

Sisältö Työn tausta ja tavoitteet Käytetty metodiikka Standardien esittely Työn tulokset Johtopäätökset Jatkotutkimusaiheet 14.4.2010

Laajakaistaliittymien kasvu 14.4.2010

Työn taustaa Langattomien laajakaistaverkkojen käyttäjämäärät sekä siirrettävät datamäärät kasvavat nopeaa vauhtia Käyttäjät tuottavat sisältöä, esim. kuvat ja videot. Entistä kehittyneemmät online palvelut, mobiili-tv, multimedia viestit, jne. Tarvitaan parempaa mobiililaajakaistan laatua: enemmän kapasiteettia, korkeammat bittinopeudet, pienemmät viiveet 14.4.2010

Tutkimuksen tavoitteet Perehtyä IMT-Advanced standardiin ja sen kahteen teknologiaehdokkaaseen: LTE- Advanced ja IEEE 802.16m Tutkia teknisiä ominaisuuksia Nykyinen tilanne ja tulevaisuuden näkymät Vertaillla tekniikoita 14.4.2010

Käytetty metodiikka Kirjallisuuskatsaus Standardeista Evoluutiosta Laitevalmistajien ja operaattoreiden raporteista Markkinatutkimuksista 14.4.2010

IMT-Advanced ITU-R standardoima 4G Minimivaatimukset Aikaisempi 3G: IMT-2000 standardi IMT-Advanced standardi valmistuu vuonna 2011 Minimivaatimukset 100 Mbit/s korkealle ja 1 Gbit/s alhaiselle liikenteelle 100 MHz taajuuskaista Alle 10ms viive Report ITU-R M.2134 Ehdokkaat: LTE-Advanced ja IEEE 802.16m 14.4.2010

3GPP LTE-Advanced LTE Release 8 valmis LTE Release 9 työn alla DL 300 Mbit/s, UL: 75 Mbit/s LTE Release 9 työn alla LTE Release10 -> LTE-Advanced-> valmis 2011 On täytettävä tai ylitettävä IMT-Advanced vaatimukset Yhteensopiva edellisten versioiden kanssa DL: 1Gbit/s, UL: 500Mbit/s 14.4.2010

Arkkitehtuuri LTE Architecture LTE-Advanced Kokonaan IP-verkko Yksinkertaistettu arkkitehtuuri EPC runkoverkon elemenntejä: Mobility Management Entity, Serving Gateway, jne. E-UTRAN Radiotekniikan toiminnot tukiasemmissa LTE Architecture LTE-Advanced 14.4.2010

LTE-Advanced Kantoaaltojen agregointi Moniantenni ratkaisuja N kpl Release 8 kantoaaltoja yhdistetään Esim. 5 x 20 MHz = 100 MHz Moniantenni ratkaisuja Tilallinen limitys (spatial multiplexing) UL: max 4x4 MIMO DL: max 8x8 MIMO CoMP -Hajautettu MIMO tekniikka Käyttäjää voi palvella lähetys/vastaanotto antenneja useammasta tukiasemasta. Kasvattaa datanopeuksia Solujen välinen häiriö pienenee Relay- Aktiivisten toistimien käyttö Parantaa esim. sisätilan peittoa 14.4.2010

IEEE 802.16m IEEE Vastuussa 802.16 standardoinnista keskittyen radiorajapintaan, kerrokset L1 ja L2 WiMAX Forum Edistää 802.16-radiotekniikkaa käyttävien laitteiden yhteensopivuutta määrittelemällä profiileja, joiden mukaisiksi laitevalmistajien tulisi tuotteensa toteuttaa Suunnittelee ylemmät kerrokset, saattaa myös vaikuttaa runkoverkkoon Sertifioi WiMAX-tuotteita Moble WiMAX Rel IEEE standard Mobile Broarband 2008 -> 1.0 802.16e 70+ Mbps 2009 -> 1.5 802.16e Rev2 125+ Mbps 2010/2011 -> 2.0 802.16m 300+ Mbps 14.4.2010

Mobile WiMAX verkko referenssimalli 14.4.2010

IEEE 802.16m Kantoaaltojen agregointi Moniantenni ratkaisut DL 2, 4, tai 8 antenni konfiguraatiot UL 2 tai 4 antenni konfiguraatiot Femto-solut Pieniä tukiasemia, jotka ovat yhteydessä runkoverkkoon Parantaa langatonta kuuluvuutta ja kapasiteettia Multi-hop relay releointiasema liikkuvan päätelaitteen ja tukiaseman välillä 14.4.2010

Työn tulokset Characteristics LTE-Advanced WiMAX IEEE 802.16m Peak spectral efficiency (b/s/Hz/sector) DL UL 30 (up to 8x8 MIMO) 15 (up to 4x4 MIMO) 6.75 (up to 2x4 MIMO) Latency C-plane: 50ms U-plane: 10 ms C-plane: 100 ms (idle to active) Channel bandwidth 1.4 – 20 MHz 5 - 40 MHz MIMO technique MU-MIMO SU-MIMO DL SU-MIMO, MU-MIMO UL SU-MIMO, MU-MIMO Antennas up to 8 up to 4 2, 4, or 8, 2 or 4 Channel access OFDMA SC-FDMA Modulation schemes QPSK, 16QAM, 64QAM BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, SC Duplex schemes FDD, TDD FDD, TDD, HFDD 14.4.2010

Työn tulokset Vuonna 2014: LTE:tä tukee suuri määrä operaattoreita 53 milj. WiMAX käyttäjää 181 milj. LTE käyttäjää LTE:tä tukee suuri määrä operaattoreita Lähes puolet WiMAX operaattoreista harkitsee LTE verkon rakentamista Mobiili WiMAX ei yhteensopiva 3G-verkkojen kanssa 14.4.2010

Työn tulokset Mobile WiMAX: enemmän aikaa markkinoida LTE-Advanced mahdollisuus hyödyntää WiMAX:n kokemuksia Mahdollisesti viive kunnes tekniikka integroitu piirikytkentäisen ääni-ja SMS tekstiviestien kanssa 14.4.2010

Käyttöönotto TeliaSonera 4G Oslossa ja Tukholmassa Suomessa pilotti alkaa keväällä 2010 LTE verkkoa testataan maailmalla EMT (Estonia), O2 (UK), DOCOMO (Japani) kaupallinen LTE verkko 2010 Verizon ja AT&T (USA) testaavat LTE verkkoa, toteutus 2010-> Mobile WiMAX (3G) jo saatavilla YOTA (Venäjä), WorldMax (Alankomaat), UQ WiMAX (Japan) Sprint ja Clearwire (USA) Sprint julkistanut ensimmäisen 4G kännykkänsä 14.4.2010

Johtopäätökset IMT-Advanced teknologiat mahdollistaa esim. interaktiivisen TV:n, videoiden, kehittyneempien pelien ja ammattisovellusten sujuvan käytön ajasta ja paikasta riippumatta LTE-Advanced ja 802.16m tavoitteelliset suorituskyvyt hyvin samanlaisia Mobiili Wimax jää vähäisempään rooliin kuin LTE-tekniikat 14.4.2010

Jatkotutkimusaiheet Standardien käyttöönotto IMT-Advanced teknologialla saavutettujen hyötyjen arvioiminen Mahdollisuus yhdistää LTE-Advanced ja IEEE 802.16m 14.4.2010

Kiitos! 14.4.2010