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Evolução Tecnológica com HSPA+ (HSPA Evolved)
Paulo Breviglieri
Rio Wireless Abril de 2008
Evolução Tecnológica HSPA
2007 2008 2009 2010 1999
DL: 384 kbps UL: 384 kbps
DL: 14.4 Mbps UL: 384 kbps
DL: 14.4 Mbps UL: 5.72 Mbps
2011 2012
CDMA CDMA/TDM OFDMA
Rel5 (HSDPA) Rel6 (HSUPA)
HSPA Rel99
WCDMA
In Band
HSDPA – High Speed Downlink Packet Access Visão Geral
• Incremento de velocidade – Downlink Até 7.2 Mbps (14.4 Mbps previstos no padrão) – Uplink Mesmas taxas do Release 99
• Incremento de eficiência espectral – 300% de ganho na capacidade para download (throughput do setor)
• Introdução de novos mecanismos – Modulação adaptativa – Scheduling, HARQ (retransmissões automáticas) – Novos canais lógicos – Redistribuição de funções entre elementos de rede (p.ex. entre RNC e Node B)
Introdução da experiência de banda larga Suporte a aplicações que demandam alta velocidade de download
HSUPA – High Speed Uplink Packet Access Visão Geral
• Incremento de velocidade no uplink – Velocidade máxima de 5.76 Mbps – Significativa redução de latência (85%) em relação a sistemas Release 99
• Serviços e aplicações – Oferta de serviços existentes com maior velocidade e qualidade – Novos serviços como VoIP com QoS, videotelefonia (packet switched) – MBMS (Multimedia Broadcast and Multicast Services)
• Introdução de mecanismos avançados – HybridARQ – Intervalos de tranmissão (TTI) menores – Modificações limitadas às camadas PHY (Node B) e MAC (Node B e RNC) – Técnicas adicionais (p.ex. cancelamento de interferência e diversidade 4Rx) podem
contribuir para ganhos de capacidade de até 400%
Experiência de banda larga plena com alta velocidade e baixa latência
HSPA Baixa Latência – A Perspectiva da Operadora (TMobile Click Boom)
22 – 62 ms HSUPA
60 100 ms HSDPA
150 190 ms Rel’ 99
Round Trip Delay Latência (ping)
Evolução Tecnológica – HSPA+ (HSPA Evolved)
2007 2008 2009 2010 1999
DL: 28 Mbps UL: 11 Mbps
In Band
DL: 384 kbps UL: 384 kbps
DL: 14.4 Mbps UL: 384 kbps
• Downloads em banda larga
• Serviços IP
DL: 14.4 Mbps UL: 5.72 Mbps
• Uploads em banda larga
• Baixa latência • VoIP, packet VT, PTT
• Multicast (MBMS)
DL: 42 Mbps UL: 11 Mbps
2011 2012
CDMA CDMA/TDM OFDMA
DL: 84 Mbps UL: 23 Mbps
Rel7 Rel8 Rel9 & Beyond
HSPA+ (HSPA Evolved) Rel5 (HSDPA) Rel6 (HSUPA)
HSPA Rel99
WCDMA
HSPA+ (HSPA Evolved) Release 7
Dobro da Capacidade de Dados sobre HSPA Dobro das velocidades de pico
Ganhos de Capacidade de Voz de até 3X sobre Rel 99 Voz sobre HSPA também libera capacidade para dados
Desempenho Otimizado em 5 MHz Para portadoras existentes, realocadas (refarmed) e novas
Experiência do Usuário Enriquecida Maior velocidade e duração de bateria, menor latência e período de call setup
Alavancagem do Ecosistema 3G Upgrades incrementais a custos marginais
H S P A +
Evolução da Oferta de Voz em Redes UMTS / HSPA / HSPA+
• Utilização de Circuit Switched (CS) e canais dedicados
R99 CS
CS sobre HSPA • Mapeamento de voz (CS) sobre
canais HSPA compartilhados • Qualidade equivalente a CS • Nenhum impacto no core network
• VoIP endtoend com QoS • Qualidade equivalente a CS • Serviços de voz mais ricos • Migração a arquiteturas allIP
VoIP sobre HSPA
HSPA+ possibilita duas opções para oferta de voz Ambas contribuem para incremento de capacidade e aumento do tempo de conversação
HSPA+ (HSPA Evolved) Release 7 – Capacidade de Voz por Setor (5 MHz)
Ganho significativo sobre Rel 99 Manutenção da
Qualidade
1X
1.3X
2.6X 2.9X
WCDMA R99
68
HSPA R6
93
HSPA+ R7
182
LTE
200
HSPA+ (HSPA Evolved) Release 7 – Capacidade de Dados por Setor em Mbps (5 MHz)
3.44
7.81 8.1
R6 HSPA baseline (RxDiv+RAKE)
R7 HSPA+ (2x2 MIMO)
LTE 2x2 MUMIMO
1.55
2.61 3.28
R6 HSPA Baseline R7 HSPA (RxDiv+IC) LTE 1x2 MUMIMO
Downlink
1X
2.3X
1X
1.7X
2.1X
2.35X
Uplink
HSPA HSPA+ LTE HSPA HSPA+ LTE
HSPA+ (HSPA Evolved) Desempenho Otimizado na Oferta Simultânea de Voz e Dados
Usuários de Voz
Throughput por Setor (downlink, best effort) versus Usuários de Voz
Throug
hput rem
anescente (kbp
s)
Ganho de ~3x
Capacidade excedente para dados com voz sobre HSPA
Capacidade de cados com voz
sobre CS HSPA Rel 5 (Voz CS, equalizer) HSPA+ (sem MIMO)
Compatibilidade Reversa Atualizações Tecnológicas Simples e Econômicas
• Compatibilidade reversa garante introdução transparente – Dispositivos R99, HSPA e HSPA+ operam na mesma rede
• Atualização econômica para cobertura ubíqua – Alavancagem de ativos existentes (sites, RAN, core network e freqüências)
RNC Upgrade de SW
Nobe B Algumas funções requerem apenas upgrade de SW
Dispositivos HSPA+ Compatibilidade reversa
com R99, R5, R6
MSM6271 HSPA R5
MSM6281 HSPA R5
MSM7201 HSPA R6
Disponibilidade de hardware
Primeiros ASICs Comerciais
QSC7230 HSPA+
Throughput máximo 1.8 Mbps 7.2 Mbps 7.2 Mbps 10 Mbps
Lançamento de dispositivo comercial compatível com o padrão Término da padronização (Conformance Test Specification finalizada)
MDM8200 HSPA+ R7
28 Mbps
Q2’08 Q4’08
* Lançamento comercial condicionado ao progresso da padronização
Rel99 WCDMA
Rel5 HSDPA
Rel6 HSUPA
Rel7 HSPA+ Redes lançadas em 2009
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Rel8 (HSPA+ , EPS/LTE)*
2009 2010 2011
165 redes em 75 países
MDM8200 Trials com Operadoras
+200 M usuários, 197 redes lançadas em 87 países
Disponibilidade de semicondutores viabilizam HSPA+ R7 no
início de 2009
Comparativo de Desempenho Velocidades Máximas
GSM/GPRS
48 kbps
48 kbps
EDGE
384 kbps
384 kbps
HSDPA
14.4 Mbps
384 kbps
HSUPA
14.4 Mbps
5.76 Mbps
HSPA Evolved
42 Mbps
11 Mbps
DL UL DL UL DL UL DL UL DL UL
7.2 Mbps 7.2 Mbp
s
2 Mbp
s 3.6 Mbps
1.8 Mbps
Suporte no padrão
Dispositivos comerciais
28 Mbp
s
Adoção de HSPA+ Reconhecimento dos Benefícios – Testes em 2008
“… These trials will help us to ascertain whether HSPA+ voice and data capacity enhancements will be able to leverage existing UMTS assets, including radio spectrum, to prolong the lifespan of current UMTS networks still further.” Steve Pusey, Global CTO of Vodafone
“…Telecom Italia relies on HSPA technology to provide the most advanced services to its customers, and we are excited about the opportunities delivered by HSPA+…” Stefano Nocentini, head of Telecom Italia Lab
“Telstra's Next G™ network is fully enabled with HSPA, delivering to Australians a worldclass wireless mobile and broadband experience…. We are committed to commencing the introduction of HSPA+ later this year …” Mike Wright, Telstra's executive director of wireless
“…HSPA+ provides a clear path for us to evolve our existing highspeed networks to provide the best wireless broadband services through increased network capacity and the highest data speeds.” Christian Salbaing, managing director of European telecom at Hutchison 3G Europe
HSPA+ (HSPA Evolved) Velocidade e Capacidade Sistêmica Superiores – Releases 7 e 8
11 Mbps (16QAM)
28 Mbps (16QAM) 42 Mbps (64QAM) 1
MIMO (2x2 MIMO)
11 Mbps (16QAM)
14 Mbps (16QAM) 21 Mbps (64QAM)
NonMIMO
DL
UL
Taxas de Pico
Velocidade
1 Estimativa, padronização do Rel 8 ainda em andamento; Referências: 25.306, R1062437, R1062266
1.7x – 1.9x (2Rx + IC) 3.5x 4.6x (4 Rx + IC)
UL
1.5x – 1.8x DL Ganho de Capacidade (Versus Release 6
Baseline – TR 25.814)
HSPA Evolved (Non MIMO) Capacidade Sistêmica
HSPA+ (HSPA Evolved) Operação Multicarrier (Multiportadora)
• Funcionalidade proposta para o Release 8 do padrão 3GPP (ainda em discussão) • Agregação de duas portadoras HSPA de 5+5 MHz
– Terminal capaz de sintonizar e demodular duas portadoras simultaneamente • Duplicação das velocidades máximas de transmissão
– Possibilidade de aumento de throughput sem demanda de novas funções no aparelho (como MIMO e modulação QAM de alta ordem)
Utilização otimizada do espectro em 850 e 2100 MHz
5 MHz
Portadoras Agregadas
HSPA Portadora #1
HSPA Portadora #2 5 MHz
Dispositivo HSPA
Multiportadora Node B
Evolução Tecnológica – LTE
2007 2008 2009 2010 1999
DL: 28 Mbps UL: 11 Mbps
In Band
DL: 384 kbps UL: 384 kbps
DL: 14.4 Mbps UL: 384 kbps
• Downloads em banda larga
• Serviços IP
DL: 14.4 Mbps UL: 5.72 Mbps
• Uploads em banda larga
• Baixa latência • VoIP, packet VT, PTT
• Multicast (MBMS)
DL: 42 Mbps UL: 11 Mbps
2011 2012+
CDMA CDMA/TDM OFDMA
DL: 84 Mbps UL: 23 Mbps
Rel7 Rel8 Rel9 & Beyond
HSPA+ (HSPA Evolved) Rel5 (HSDPA) Rel6 (HSUPA)
HSPA Rel99
WCDMA
LTE • OFDMA no downlink • SCFDMA no uplink • Larguras de portadora flexíveis
(até 20MHz) 4 • Modos FDD & TDD comuns • MIMO/SDMA de alta ordem
DL: até 278 Mbps 3 UL: até 57 Mbps 3
• Capacidade e QoS adicionais para serviços em tempo real (p. ex. VoIP)
• MIMO • Compatibilidade reversa
LTE – Long Term Evolution
• Nova interface aérea – OFDMA (downlink) e SCFDMA (uplink) – Conceitos similares aos de HSPA+
(modulação adaptativa, HARQ, MIMO etc.) • Portadoras de largura superior (5 a 20 MHz) • Bandas e modos flexíveis
– Larguras de banda variáveis (até 20 MHz) – Alocação de banda assimétrica (uplink / downlink) – Modos flexible duplex (FDD, TDD, FDD half duplex)
• Alta velocidade – 278 Mbps (downlink) / 57 Mbps (uplink) em 20 MHz
• Otimização de interferência e cobertura – Maior velocidade nos limiares da cobertura
• Suporte a broadcasting em freqüência única (SFN) • Migração simples com dispositivos multimodo
Alavancagem do ecossistema 3G e oferta de serviços avançados com alta capacidade e velocidade
HSPA+ – Desempenho otimizado em faixas de 5 a 10 MHz • O upgrade mais natural e econômico a partir de HSPA • Compatibilidade reversa com todos os estágios anteriores (R99 a R6) • Desempenho ótimo para portadoras de 5 MHz (únicas ou agregadas) • Suporte a MIMO
LTE – Ideal para operações em faixas largas (até 20 MHz) • Solução móvel OFDMA ótima para faixas novas e não utilizadas • Largura de banda flexível, modos FDD e TDD • Maior velocidade decorrente de maior quantidade de espectro e utilização de MIMO (ordens mais altas)
• Complementa HSPA+ e interopera de modo transparente
LTE Complementa HSPA+
Considerações Finais
Evolução com HSPA e HSPA+ (HSPA Evolved)
• Evolução in band em 850 ou 2100 MHz com HSPA e HSPA Evolved – Eficiência espectral maximizada em canais de 5 MHz – Operação transparente após a introdução de LTE em novas faixas
• Ótimo aproveitamento de investimentos e infraestrutura existente
• Banda larga móvel sustentada por alta velocidade e capacidade
• Suporte pleno à mobilidade
• Economias de escala globais significativas (bilhões de usuários)
• Ecossistema abrangente e maduro
