SOLUKKORADIOJÄRJESTELMÄT 1 521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari KärkkäinenSyksy 2015.

Esitys aiheesta: "SOLUKKORADIOJÄRJESTELMÄT 1 521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari KärkkäinenSyksy 2015."— Esityksen transkriptio:

1 SOLUKKORADIOJÄRJESTELMÄT 1 521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari KärkkäinenSyksy 2015

2 MATKAPUHELINVERKON PELKISTETTY IDEA Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 2

3 SOLUKON IDEA: TAAJUUKSIEN UUDELLEENKÄYTTÖ 1/r 2...6 -vaimenemislain vuoksi D CP :n välein voidaan sama taajuus ottaa uudelleen käyttöön. Tyypilliset uudelleenkäyttökertoimet: CDMA 1, AMPS 7, GSM 12 Kännykän solun vaihtoon liittyy kättelyn -käsite (handover, handoff). Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 3

4 RADIOSIGNAALIN VAIMENEMINEN Signaali vaimenee 1/r n -lain mukaisesti. n = path-loss exponent n on tyypillisesti 2...6 kaupunkiympäristössä. Vain ilmailu- ja avaruussovelluksissa päästään lähelle 1/r 2 –lain mukaista vapaan tilan vaimenemismallia. Taajuusalue vaikuttaa antennin kautta: mitä suurempi taajuus (lyhempi ), sitä nopeammin signaali vaimenee etäisyyden kasvaessa. Taustalla Friisin siirtoyhtälö, joka huomioi antennit. G r, G t = antennivahv., d = etäisyys, L = häviökerroin ≥1 (suod., antennit, jne.), A e = antennin efektiivinen pinta-ala. Siksi solun koko 900 MHz:n alueella (esim. NMT-900, 2G:n GSM, 3G:n 900 MHz UMTS/WCDMA) on suurempi kuin 2 GHz:n lähellä olevissa järjestelmissä (esim. 3G UMTS/WCDMA). Solukokoa pienentämällä radiotaajuuskaista & verkon kapasiteetti tulee paremmin hyödynnetyksi. Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 4

5 ETENEMISVAIMENNUS, HIDAS & NOPEA HÄIPYMINEN Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 5 Large-scale fading (shadowing) Small-scale fading

6 SOLUKKORADIOJÄRJESTELMÄN SOLUN KOKO Käsitteet mega-, makro-, mikro-, nano-, piko- ja femtosolu. Karkeita solukokoja: mega (  n  1000 km), makro (<40 km), mikro (<2 km), nano (  n  100 m), piko (<200 m), femto (  n  10 m) riippuvat keskitaajuudesta ja ympäristöstä. Koot eivät täsmällisesti määriteltyjä. https://en.wikipedia.org/wiki/Microcell Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 6

7 2G GSM-VERKKO PELKISTETYSTI Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 7 PSTN = public switched telephone network, MSC = mobile switching center HLR = home location register, VRL = visitor location register BSS = base station subsystem, BSC = base station controller BTS = base transceiver station, AI = air interface, MS = mobile equipment https://en.wikipedia.org/wiki/Base_station_subsystem https://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_switching_centre_server https://en.wikipedia.org/wiki/Network_switching_subsystem

8 2G GSM-VERKKO TARKEMMIN (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 8

9 2G GSM-VERKKO TARKEMMIN (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 9

10 2G GSM-VERKKO TARKEMMIN (S) http://en.wikipedia.org/wiki/GSM Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 10

11 3G UMTS-VERKKO TARKEMMIN (S) http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Mobile_Telecommunications_System Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 11

12 ESIMERKKEJÄ MATKAPUHELINJÄRJESTELMISTÄ (S) 12 521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari KärkkäinenSyksy 2015

13 AMPS, GSM JA IS–95 (USA:N 2G CDMA) (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 13 FDMA-käyttö eri siirtosuuntien Uplink & Downlink- erotteluun

14 LANGATTOMIA JÄRJESTELMÄSTANDARDEJA (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 14

15 5G TULEE … (S) ”10 x parempi” kuin 4G Standardointi käynnistymässä Toiminnassa 2020-luvulla 15 521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari KärkkäinenSyksy 2015

16 5G-AIKATAULU (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 16

17 5G-AIKATAULU (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 17

18 5G-VISIOITA (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 18 Ei vielä tiedetä tarkasti mitkä verkon lopulliset ominaisuudet, palvelut ja liiketoimintamallit ovat  vasta visiointiasteella. Tukeutunee aluksi pitkälti/osittain 4G-järjestelään. V. 2015 lopussa alkanut standardointivaihe (ITU jne.).

19 5G-VISIOITA (S) IoT = Internet of Things eräänä johtoajatuksena  laitteet ja sensorit kytkeytyvät nettiin (omat IP-osoitteet)  elämä & koti verkottuu. Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 19 1 Bn = 1 Giganode, 1 EB = 1 Exabyte = 10 18 bytes

20 5G-VISIOITA (S) E2E = verkon päästä päähän viive kahden solmun (node) välillä. Air latency = viive tukiasemalta kännykälle. Viiveiden tavoite 1/10-osaan nykyisestä. Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 20

21 5G-VISIOITA (S) Vaalean harmaa = 4G, tumman harmaa = 5G tavoitesuorituskyky Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 21

22 5G-VISIOITA (S) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 22

23 5G-VISIOITA (S) Millimetritaajuusalue käyttöön rajoitetulle alueelle (pieni solu). mm-aallot eivät kanna pitkälle ulkotiloissa (vesihöyry absorboi). Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 23

24 5G-VISIOITA (S) Verkon viipalointi: eri vaatimuksia omaavien palveluiden jakaminen eri verkkoviipaleisiin. 5G-viipale (Slice) koostuu joukosta toimintoja ja radioverkkoasetuksia, joita yhdistää siihen sidottu käyttötapaus ja liiketoimintamalli. Kaikii viipaleet eivät pidä sisällään samoja toimintoja. Esim. IoT –tasolla vähiten/riisutusti kontrollia (liikkuvuuden tuki ja sen vaatima signalointi) Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 24 RAT = Radio Access Technology D2D = Device to Device CP = Control Plane UP = User Plane

25 5G-VISIOITA (S) Device to Device (D2D) communication ilman erillistä verkon ohjausta. Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 25

26 5G-TUTKIMUS OULUSSA (S) Oulussa rakennetaan sekä avoin (OY) että suljettu (VTT) testiverkko. http://5gtn.fi/ Tietoliikennetekniikan osasto & CWC mukana hankkeeessa. Syksy 2015521361A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen 26 Tutkimuspartnerien omat testiympäristöt Oulun ulkopuolella olevat muiden toimijoiden testiympäristöt