ІІІ НАУКОВО - ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ "АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ РЕГУЛЮВАННЯ У СФЕРІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА КОРИСТУВАННЯ РАДІОЧАСТОТНИМ РЕСУРСОМ УКРАЇНИ" 16-17.06.2009ГП. - презентация

1 ІІІ НАУКОВО - ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ "АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ РЕГУЛЮВАННЯ У СФЕРІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА КОРИСТУВАННЯ РАДІОЧАСТОТНИМ РЕСУРСОМ УКРАЇНИ" ГП УНИИРТ Киев АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ СОТОВОЙ СВЯЗИ 4-ГО ПОКОЛЕНИЯ Груздев А. В. Инженер 1-й кат., отдел систем радиосвязи Мухин П. В. Начальник отдела систем радиосвязи ГП УНИИРТ

2 ГП УНИИРТ Слайд 2 из 16 Материалы данного доклада по системам сотовой связи четвертого поколения основаны на исследованиях, которые проводил наш институт и включают в себя: - анализ технических характеристик - анализ тенденций распространения в мире - особенности процесса внедрения для Украины постоянно проводит исследования в области систем подвижной радиосвязи. В предыдущие годы были разработаны различные концепции: - Концепція переходу України до систем рухомого звязку 3-го покоління - Концепція створення єдиної національної мережі оперативного рухомого радіозвязку України (TETRA) Разработаны предложения, которые составной частью вошли в Концепцию развития телекоммуникаций в Украине. Постоянно проводятся работы по исследованию тенденций развития различных поколений сотовой связи. Одной из последних НИР является: Разработка рекомендаций по эффективному использованию РЧР при внедрении в Украине технологий IMT-2000/пост-IMT-2000, ГП УНИИРТ, 2008.

3 Развитие систем сотовой связи ГП УНИИРТ Слайд 3 из 16 Статистика использования систем связи ( ) : xEV-DO Rel. 0 3GPP2 CDMA2000 1X 1xEV-DO Rev. A Multicarrier EV-DO Rev. B 1X Enhancements EV-DO Enhancements UMB Источник: CDG, 2009 г.; Qualcomm, 2007 г. LTE 3GPP HSPA + Rel-7 (Ph 1)Rel-8 (Ph 2) Rel-5 (HSDPA) HSPA Rel-6 (HSUPA) Rel-99 WCDMA ПараметрЗначение Параметр Количество коммерческих сетей WCDMA / количество стран мира 275 / / 324 Количество операторов (CDMA2000 1X & 1xEV-DO / cdmaOne, CDMA2000 1X & 1xEV-DO) 550 / 106 Общее количество коммерческих сетей (cdmaOne, CDMA2000 1X & 1xEV-DO) / количество стран мира Количество абонентов WCDMA (включая HSPA) 4 кв млн. 464,7 млн. / 112,37 млн. Количество абонентов (cdmaOne, CDMA2000 1X, CDMA2000 EV-DO Rev.0,A / только CDMA2000 EV- DO Rev.0,A) Количество абонентов GSM 4 кв (включая GSM, GPRS, EDGE, WCDMA-HSPA) 3,54 миллиарда Источник: GSA ( ); CDG ( )

4 Технические характеристики LTE * ГП УНИИРТ Слайд 4 из 16 E UTRA Разрешенная комбинация ширин полосы частот канала F UL, МГц–F DL, МГцДуплекс – FDD 2 1, – 1910 – 1930 –1990 FDD 3 1, – 1785 – 1805 –1880 FDD 4 1, – 1755–2110 –2155FDD 5 1, – 849–869 –894FDD – 840 – 875 –885 FDD – 2570 – 2620 –2690 FDD 8 1, – 925 –960 FDD , ,9 – 1844,9 – 1879,9 FDD – 1770–2110 –2170FDD , ,9 – 1475,9 – 1500,9 FDD 12 1, – 716– 728 –746 FDD 13 1, – 787– 746 –756 FDD 14 1, – 798– 758 –768 FDD … 17 1, –734 – 746FDD – 1900 – 1920 TDD – 2010 – 2025 TDD 35 1, – 1850 – 1910 TDD 36 1, – 1930 – 1990 TDD – 1910 – 1930 TDD – 2620– TDD – 1920– TDD – 2300 – 2400 TDD E-UTRA – в данной таблице условное обозначение номера полосы частот функционирования E UTRA F – диапазон частот. UL - cоединие от АС к БС. DL - cоединие от БС к АС. ПараметрLTE Разработчик стандартов (организация и т.п.) 3GPP Эволюционное развитие GSM/GPRS/UMTS/HSPA/LTE\SAE. Радиодоступ Соединение от БС к АС (DL) OFDMA QPSK, 16QAM, 64 QAM Соединение от АС к БС (UL) SC-FDMA QPSK, 16QAM, 64 QAM Дуплекс TDD, FDD (с парным и непарным использованием спектра) Ширина полосы частот канала, МГц 1,4 – 20 (1,4; 3; 5; 10; 15; и 20 МГц) Скорость передачи данных Соединие от БС к АС (DL), Мбит/с до 100 (SISO, 64QAM, 20 МГц) до 172,8 (2x2 MIMO, 64QAM, 20 МГц) до 326,4 (4x4 MIMO, 64QAM, 20 МГц) Соединие от АС к БС (UL), Мбит/с до 50 (QPSK, 20 МГц) до 57,6 (16QAM, 20 МГц) до 86,4 (64QAM, 20 МГц) - согласно стандартам ETSI Например, ETSI EN и ETSI EN , содержащим нормы для оборудования E-UTRA (АС и БС) Источник: 3GPP TS V8.5.1 ( ); ETSI * LTE – Long Term Evolution

5 Архитектура сети LTE/EPS * ГП УНИИРТ Слайд 5 из 16 * EPS – Evolved Packet System -All-IP сеть -межсетевое взаимодействие и эстафетная передача с другими системами 3GPP (GERAN, UTRAN) и не-3GPP (например, WiMAX WLAN) -функции RNC распределены между MME/S-GW и eNodeB

6 Анализ производительности LTE ГП УНИИРТ Слайд 6 из 16 Рассматриваются: - системная задержка (C-плоскость и U-плоскость); - емкость (количество абонентов на сайт или сектор сайта); - пропускная способность (средняя и на границе соты); - спектральная эффективность; - радиус зоны покрытия соты (географическая зона покрытия базовой станции). ПараметрТребование Системная задержка: С-плоскость: время изменения режима АС из неактивного в активный, мс< 100 U-плоскость: время односторонней передачи пакета на уровне IP от АС к БС (eNodeB) или наоборот, мс < 5 Емкость (количество абонентов на сайт) - активный режим, ширина полосы частот канала до 5 МГц активный режим, ширина полосы частот канала более 5 МГц неактивный/спящий режимболее, указанного в активном режиме Источник: 3GPP TR V8.0.0 ( ) Обобщенные 3GPP результаты исследований емкости VoIP пользователей E-UTRA: Сценарий развертыванияСредняя емкость VoIP (количество пользователей на сектор) соединение от БС к АСсоединение от АС к БС Вариант 1 (500 м, 3 км/ч, 5 МГц) Вариант 2 (500 м, 30 км/ч, 5 МГц)293- Вариант 3 (1732 м, 3 км/ч, 5 МГц) В таблице: "Вариант (Х, Y, Z)", где X - радиус зоны покрытия сайта, м; Y - скорость перемещения абонента, км/ч; Z - ширина полосы частот канала, МГц Источник: 3GPP TR V8.0.0 ( ) 3GPP TR Требования для Evolved UTRA (E-UTRA) и Evolved UTRAN (E-UTRAN) (Релиз 8)

7 Анализ производительности LTE (продолжение) ГП УНИИРТ Слайд 7 из 16 ПараметрТребование Пропускная способность Соединение от БС к АС, - для пользователя на границе сайта (5% CDF)2-3 раза больше Рел.6 HSDPA - для пользователя, средняя3-4 раза больше Рел.6 HSDPA Соединение от АС к БС - для пользователя на границе сайта (5% CDF)2-3 раза больше Рел.6 HSUPA - для пользователя, средняя2-3 раза больше Рел.6 HSUPA Спектральная эффективность (загруженная сеть) - соединение от БС к АС, бит/с/Гц/сайт3-4 раза больше Рел.6 HSDPA - соединение от АС к БС, бит/с/Гц/сайт2-3 раза больше Рел.6 HSUPA Радиус зоны покрытия сайта, (сценарий с ограничением по C/I) - до 5 км (с указанными выше характеристиками); - до 30 км (с ухудшением указанных выше характеристик); - до 100 км Средняя пропускная способность и спектральная эффективность радиоинтерфейса E-UTRA (соединение от БС к АС) в сравнении с UTRA: Показатель Средняя пропускная способность, Мбит/с; Спектральная эффективность, бит/с/Гц/сота; (х UTRA базовый уровень) сотыдля абонентадля абонента на границе соты UTRA базовый уровень 5 МГц * 2,11 Мбит/с 0,422 бит/с/Гц/сота (x1.0) 0,211 Мбит/с, 0,0422 бит/с/Гц/абонент (x1.0) 0,0640 Мбит/с, 0,0128 бит/с/Гц/абонент (x1.0) E-UTRA базовый уровень 2x2 SU-MIMO 15,8 Мбит/с 1,58 бит/с/Гц/сота (x3.7) 1,58 Мбит/с 0,158 бит/с/Гц/абонент (x3.7) 0,35 Мбит/с, 0,035 бит/с/Гц/абонент (x2.7) E-UTRA улучшенный 4x4 SU-MIMO 30,4 Мбит/с 3,04 бит/с/Гц/сота (x7.2) 3,04 Мбит/с, 0,304 бит/с/Гц/абонент (x7.2) 0,470 Мбит/с, 0,047 бит/с/Гц/абонент (x3.7) Примечание: исходные условия: радиус зоны покрытия сайта 500 м, скорость перемещения абонентов 3 км/ч, ширина полосы частот канала 10 МГц, диапазон частот 2 ГГц, мощность излучения БС 46 дБм, потери при прохождении радиоволн через препятствия 20 дБ [R ]. * (нет MIMO, нет 64QAM, нет улучшенной приемной части) Характеристики абонентской и базовой станции UTRA, относительно которых проводилось сравнение: - спецификации WCDMA Релиз 6; - RAKE приемник; -ширина полосы частот канала 5 МГц. - БС UTRA с 1 передатчиком и 2 приемниками; - АС UTRA с 1 передатчиком и 2 приемниками (тип приемника 1); - БС E-UTRA с 2 передатчиками и 2 приемниками; - АС E-UTRA с 1 передатчиком и 2 приемниками; Источник: 3GPP TR V8.0.0 ( ) Источник: 3GPP R (Ericsson)

8 Состояние развития LTE в мире ГП УНИИРТ Слайд 8 из 16 Прогноз количества абонентов сетей LTE по регионам мира По данным организации GSA* по состоянию на 15 апреля 2009 количество операторов намеренных внедрить сети LTE/EPS - 31 * GSA - The Global mobile Suppliers Association Более 30 млн. абонентов систем LTE в мире к 2013 году СтранаОператор Ожидаемая дата начала предоставления услуг LTE СШАVerizon2010 СШАMetroPCS2010 СШАCenturyTel2010 ШвецияTeliaSonera2010 ШвецияTele2 Sweden2010 ШвецияTelenor Sweden2010 НорвегияTeliaSonera2010 ЯпонияNTT DoCoMo2010 ЯпонияKDDI2010 КанадаTelus2010 КанадаBell Canada2010 КанадаRogers Wireless СШАAircell2011 СШАCox2011 СШАAT&T Mobility2011 ИрландияHutchison ГерманияT-Mobile2011 КитайChina Mobile2011 ИспанияTelefonica O22011 КитайChina Telecom ФранцияOrange Новая ЗеландияTelecom NZ Южная КореяSK TelecomНе известно Южная КореяKTFНе известно ФилиппиныPiltelНе известно ИталияTelecom ItaliaНе известно ГонконгSmarTone-VodafoneНе известно ГонконгHK CSL LtdНе известно ГонконгPCCWНе известно АвстралияTelstraНе известно РазличныеVodafoneНе известно Более 11 операторов намерены начать предоставлять услуги связи на базе сетей LTE в 2010 году Источник: GSM/3G MARKET UPDATE, GSA

9 Технические характеристики UMB * ГП УНИИРТ Слайд 9 из 16 * UMB – Ultra Mobile Broadband ПараметрLTEUMB Разработчик стандартов (организация и т.п.) 3GPP3GPP2 Эволюционное развитиеGSM/GPRS/UMTS/HSPA/LTE\SAE. cdmaOne, CDMA2000 1X / EV-DO Rev.0/EV-DO Rev.A / EV-DO Rev. B / UMB Радиодоступ Соединение от БС к АС (DL)OFDMA (QPSK, 16QAM, 64 QAM)OFDMA Соединение от АС к БС (UL)SC-FDMA (QPSK, 16QAM, 64 QAM) OFDMA (QPSK, 8-PSK, 16-QAM, 64-QAM) CDMA (для ряда каналов управления) Дуплекс TDD, FDD (с парным и непарным использованием спектра) TDD, FDD Ширина полосы частот канала, МГц 1,4 – 20 (1,4; 3; 5; 10; 15; и 20 МГц) 1, Скорость передачи данных Соединие от БС к АС (DL), Мбит/с до 100 (SISO, 64QAM, 20 МГц) до 172,8 (2x2 MIMO, 64QAM, 20 МГц) до 326,4 (4x4 MIMO, 64QAM, 20 МГц) до 140 Мбит/с (2x2 MIMO, 2x20 МГц FDD) до 288 (4x4 MIMO, 2x20 МГц FDD) Соединие от АС к БС (UL), Мбит/с до 50 (QPSK, 20 МГц) до 57,6 (16QAM, 20 МГц) до 86,4 (64QAM, 20 МГц) до 34 Мбит/с (1x2 MIMO, 2x20 МГц FDD) до 75 (2x2 MIMO, 2x20 МГц FDD) Одни из технических особенностей сетей UMB: -All-IP сеть -межсетевое взаимодействие и эстафетная передача с другими системами 3GPP (GERAN, UTRAN) и не-3GPP (например, WiMAX WLAN) -разделение функций контроллера радиосети (RNC) между базовой станцией и шлюзом доступа и, как следствие, отсутствие контроллера как отдельного элемента сети (что уменьшает затраты на них), упрощение сети и обработки сигналов. Источник: 3GPP, 3GPP2

10 Состояние развития UMB в мире ГП УНИИРТ Слайд 10 из 16 ДатаОписание Декабрь 2006 CDG (The CDMA Development Group) выбирает название «Ultra Mobile Broadband» или UMB как бренд для стандарта CDMA2000 1x / CDMA2000 EV-DO Revision C. Прогнозируется, что коммерческая доступность оборудования UMB будет в 2009 году гг. Ни один из операторов не анонсировал планы внедрять UMB, не смотря на то, что некоторые производители инфраструктуры работают над ней и Qualcomm продемонстрировал технологию (конференция CTIA Wireless 2007; Март 20, 2007 Nortel осуществляет первый вызов в сети UMB. Операторы сотовой связи CDMA в Австралии, Канаде, Китае, Японии, Корее и США анонсировали планы перейти на LTE после «полного» использования возможностей CDMA2000 1x, CDMA2000 EV-DO. июль 2008 CDG выбрала новый курс – более плотное сотрудничество с группами разработчиков LTE и WiMAX Forum, чтобы гарантировать межсетевое взаимодействие между CDMA и этим технологиями на основе OFDMA. ноябрь 2008 Qualcomm прекратил разработку UMB в виду отсутствия планов операторов на его внедрение и, как следствие, отсутствие спроса на оборудование этого стандарта. Компания направляет ресурсы на разработку LTE – 1-й – 2-й кв Примеров поддержки и внедрения систем сотовой связи UMB среди операторов в мире на сегодня нет. Результаты анализа развития UMB в период с 2006 по 2009 год не показывает значительную заинтересованность операторов в мире в развертывании сетей UMB Источник: cdg.org; nortel.com; wimax.com; fiercebroadbandwireless.com; fiercewireless.com

11 Состояние стандартизации UMB ГП УНИИРТ Слайд 11 из 16 Декабрь 2007 г. - первые версии стандартов для радиоинтерфейса UMB (серия 3GPP2 C.S GPP2 C.S ) На сегодня есть версии стандартов датированные августом - ноябрем 2008 г. Также уже доступны спецификации для физического уровня радиоинтерфейса UMB с временным дуплексом (TDD) и протоколов MAC уровня (2008 г.) и спецификации с рекомендациями к минимальным требованиям к производительности для БС и АС UMB (2009 г.). Согласно 3GPP2 S.R (19 февраля 2009) Evolution of Ultra Mobile Broadband, Enhanced UMB - дальнейшее развитие систем UMB: - более высокие скорости передачи данных; - улучшенная спектральная эффективность; - новые модели развертываний сетей, например: Plug & Play, Relays, совместимость макро-пико сот (общественное использование) и фемто сот (частное использование), mesh-сети и другие сценарии; - новые топологии радиосоединений; - улучшение эффективности функционирования и возможностей, например, определение местоположения и Local BCMCS. Однако в связи с отсутствием заинтересованности операторов сотовой связи в мире внедрять сети UMB, как эволюционное развитие к сетям четвертого поколения, и, как следствие, уменьшение/прекращение интереса крупных производителей разрабатывать оборудование UMB отрицательно характеризует систему, при рассмотрении вопроса о выборе систем сотовой связи 4-го поколения.

12 Направления работы 3GPP ГП УНИИРТ Слайд 12 из 16 3GPP2 ведет разработку стандартов по обеспечению совместимости и межсетевого взаимодействия сетей радиодоступа: - eHRPD (Evolved High Rate Packet Data) и E-UTRAN, - HRPD и WiMAX, - HRPD/1XRTT и E-UTRAN, - cdma2000 и WLAN. Это позволит более полно использовать возможности существующих сетей CDMA 2G и 3G (CDMA20001x, CDMA2000 EV-DO) в процессе перехода к сетям сотовой связи четвертого поколения. Источник: 3GPP2

13 Аспекты развития 4G в Украине ГП УНИИРТ Слайд 13 из 16 «Технічний регламент щодо радіообладнання і телекомунікаційного кінцевого (термінального) обладнання та підтвердження їх відповідності», разрабатывается на основе Директивы 1999/5/ЄС Европейского Парламента и Совета -это одно из условий введения в обращение и в эксплуатацию в Украине телекоммуникационного оборудования и РЕЗ Для подтверждения (полного или частичного) соответствия оборудования требованиям Технического регламента необходимо использования национальных стандартов Украины На базе ГП УНИИРТ работают технические комитеты стандартизации – ТК155 «Радиотехнологии» и ТК123 «Аудиовизуальные системы и службы». Примеры работы ТК155 по формированию нормативной базы для 4G (LTE): План национальной стандартизации Предложения ТК155 «Радиотехнологии», ГП УНИИРТ 2009 год разрабатываются гармонизированные стандарты ETSI серии EN , -3, содержащие нормы для оборудования UTRA FDD (БС, АС) и серии EN , -24 со специальными условиями для испытания базовых станций, повторителей, подвижных и портативных станций и вспомогательного оборудования системы IMT CDMA с прямым расширением спектра (UTRA) год запланирована разработка гармонизированных стандартов ETSI серии EN , - 6, -7, -11, содержащих нормы для оборудования UTRA TDD и E-UTRA TDD, UTRA FDD и E-UTRA FDD (повторители) Релизов 99 – год кандидатами для разработки являются стандарты ETSI EN , -14, -15, содержащие нормы для оборудования E-UTRA (БС, АС, повторители с FDD) Источник: uniirt.com.ua

14 Выводы ГП УНИИРТ Слайд 14 из 16 - технические характеристики и активный интерес операторов и производителей телекоммуникационного оборудования к системам LTE положительно ее характеризует при анализе вопроса о внедрении систем 4- го поколения; - темпы внедрения LTE в мире свидетельствуют про заинтересованность операторов телекоммуникаций в принятии систем LTE как следующий этап в развитии их сетей как одной из технологий связи следующего поколения – 4G; это создаст благоприятные условия для обеспечения всемирного роуминга с возможностью предоставлять услуги абонентам в любой точке мира, где есть покрытие систем LTE; - результаты анализа развития UMB в период с 2006 по 2009 год не показывает значительную заинтересованность операторов в мире в развертывании сетей UMB и уменьшение/прекращение производства соответствующего оборудования (например, компанией Qualcomm); - примеров поддержки и внедрения систем сотовой связи UMB среди операторов в мире на сегодня нет, что отрицательно ее характеризует при анализе вопроса о внедрении систем 4-го поколения.

15 Основные задачи ГП УНИИРТ Слайд 15 из 16 Успешному развитию систем радиосвязи на Украине может способствовать научная поддержка и проведение научных исследований по: - оценке технических характеристик, возможностей, производительности и перспективности; - разработке условий совместимости с существующими технологиями в перспективных диапазонах частот для внедрения систем сотовой радиосвязи 4-го поколения; - разработке рекомендаций по эффективному использованию ресурсов (РЧР) в короткосрочной и долгосрочной перспективой; - разработке нормативной базы (гармонизированных стандартов и др.); - другим научно-исследовательским работам (см. uniirt.com.ua). ГП УНИИРТ, основываясь на своем опыте и наработках, готов выполнить исследования по указанным направлениям в сотрудничестве с участниками рынка телекоммуникаций, что позволит научно-обоснованно развивать телекоммуникационный рынок Украины

16 ГП УНИИРТ Слайд 16 из 16 Докладчики: Груздев А. В. Инженер 1-й категории отдел систем радиосвязи Мухин П. В. Начальник отдела систем радиосвязи ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ – УКРАИНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ (ГП УНИИРТ) Украина, 65026, г. Одесса, ул. Бунина, 31 тел.: факс: e-адрес: ІІІ НАУКОВО - ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ "АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ РЕГУЛЮВАННЯ У СФЕРІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА КОРИСТУВАННЯ РАДІОЧАСТОТНИМ РЕСУРСОМ УКРАЇНИ" АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ СОТОВОЙ СВЯЗИ 4-ГО ПОКОЛЕНИЯ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Пожалуйста вопросы!