Date post: | 20-Jun-2015 |
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Sommaire
� Migration vers la 4G
� LTE
� Motivations
� Avancées techniques
� Architecture
� Déploiement
� La 4G
2
Migration vers la 4G
Global Evolution Trends
– 3G Evolution
– 802.11n, Gigabit WLAN
– Broadband wireless Access
Path 1
Path 2
Path 3
High
(250 Km/h~)
Medium
(Vehicular)
Low
(Nomadic)
14.4 Kbps 144 Kbps 384 Kbps ~ 50 Mbps ~100 Mbps ~
OFDMA/LTE
1995 2000 2005 2010
4G
Standard
1G
2G
3G Ev.
GSM
AMPS
W-CDMA/HSDPACDMA2000/Ev-DV/DO
3G++3G
�Wireless Transmission
�100 Mbps (high mobility)
�1Gbps(Fixed, Nomadic)
�Heterogeneous IW
�Cost-effective
�High capacity
�Larger coverage
WLAN
802.11a/b
WLAN
802.11n
1
3
IMT-
Advanced
4G
2
WiBro
802.16e
802.16 a/d
802.16m
Voice
Multimedia
New Life Style
Data Rate
Mobility
IS-41
3
WLAN
802.11vht
LTE-A
Réseaux cellulaires mobiles : Générations
� 1G NMT (Nordisk Mobil Telefoni), AMPS (Advanced Mobile Phone System) : analogique
� 2G GSM (Global System for Mobile Communications) : numérique, commutation de
circuit (CS)
� 2,5G GPRS (General Packet Radio Service) : numérique, commutation de paquet (PS)
� 2,9G Edge (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) : numérique, PS, modulation
rapide
� 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) : transmission large bande
sur 5 MHz au lieu de 200 Khz avec la 2G : débit de 2 Mbps
� 3,5G HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) : débit de 14 Mbps sur 5 MHz
� 3,7G HSPA Dual Carrier – débit de 28 Mbps sur 5 MHz
� 3,9G LTE (Long Term Evolution) débit supérieur à 100 Mbps sur 20 MHz
� 4G LTE-A (LTE-Advanced): débit de 1Gbps sur 100 MHz
44
Pourquoi LTE
� La 3G/3G+ arrive à saturation
� Tsunami vidéo (Youtube)• 86.000 heures de vidéo téléchargées chaque jour
• Plus de 4 milliards vues vidéo par jour
� LTE augmente le débit et la capacité pour les services IP
� Nouveau spectre
� Pas de “killer application” pour l’adoption du LTE
� Internet/ FTP
� Video/audio streaming, TV
� Services temps réels : jeux en ligne, VoIP
� Complément des solutions de cloud computing
� Alléger les services de retransmission vidéo (de caméras de surveillance)
� Une meilleure qualité des communications en forte mobilité
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Spécifications techniques du LTE
� Débit max descendant
� 300 Mbps
� Débit ascendant max : 75 Mbits/s
� Bande passante jusqu’à 20 MHz
� Modulation jusqu’à 64-QAM
� Antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output)
� Large gamme de fréquences définie par ITU-R (International Telecommunication
Union-Radio)
� Taille de cellules variable (jusqu’à 100 kms)
� 200 clients actifs par cellule
� Latence faible de 20 ms vs 50-60ms for HSPA+
� Uniquement le mode unicast dans la Rel 8, le broadcast est introduit dans la
Rel10
� Support des duplexages FDD et TDD
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Coûts de déploiement du LTE
� Nouvelle architecture de réseau
� Nouvel accès radio avec un seul type d’équipement : Stations de base évoluées
(eNodeB)
� Nouveau coeur de réseau (Evolved Packet Core)
� Interfaces ouvertes et mécanismes efficaces de configuration et de maintenance
� Est-ce plus rentable de faire des mises à jour logicielles des équipements
2G/3G existants ou d’investir dans des nouveaux équipements LTE?
� Interopérabilité avec les systèmes existants
� Premiers déploiements de LTE avec couverture partielle et handovers avec les
systèmes existants
� Nouvelles bandes de fréquences
� Complexité de terminaux
� Low-cost et batterie de longue durée de vie
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105 réseaux commerciaux LTE
� Octobre 2012 : rapport du GSA (Global mobile Suppliers Association)
� Le rapport confirme� 105 réseaux commercialisés dans 48 pays
� >17 millions abonnés LTE pour Q1 2012 (64% en Amérique du nord)
� 159 réseaux prévus à la fin de 2012
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Quel spectre pour le déploiement du LTE
9
Bandes définies par 3GPP [36.101]
10
Attribution des fréquences des 2.6 GHz (bande 7)
� Après avoir validé les dossiers des 4 opérateurs et révélé lesmontants consentis, dont la somme atteint 936 millions d'euros,l'Autorité officialise leur position sur le spectre de 2.6 GHz
� Free Mobile pourra, de droit, bénéficier de l’itinérance dans labande 800 MHz dès lors que son réseau à 2,6 GHz aura atteintune couverture de 25 % de la population
11
(228 011 012€) (271 000 000 €)(287 118 501 €)(150 000 000 €)
Attribution des fréquences des 800 MHz (bande 20)
� Des licences sont attribuées (Janv. 2012) à Bouygues Telecom, Orange France
et SFR dans la bande 800 MHz.
� Défi : interférences avec la TNT
(ARCEP Dec2011) 12
Déploiement Orange
� Premier déploiement à Marseille � Fait avec des équipements fournis par Alcatel Lucent. Ce déploiement utilise la bande de
fréquence des 2,6 GHz
� Equipements
• Tablette Galaxy Tab 8,9’’ 4G mis à disposition d’une partie des testeurs
• Clé 4G E392 de Huawei
• Domino 4G E589 de Huawei : capte le signal 4G et le rediffuse en WiFi
• Boitier fourni par la Société Aviwest et permettant la retransmission de la Sosh Freestyle Cup en 4G
� Services testés
• Télé HD en mobilité
• Cloud Gaming 4G
• Accès fluide et immédiat à l’ensemble des outils professionnels sur le cloud depuis n’importe quel lieu
� Commercialisation prévue à partir de début 2013
� Orange vise une couverture de 50% de la population en 4G pour la mi- 2014,
et compte investir environ 500 M€ par an sur ses infrastructures mobiles. Les
prochaines grandes villes couvertes devraient être, après Marseille, Lyon et
Nantes.
13
Déploiement Bouygues Telecom
� Premier déploiement à Lyon et commercialisation à partir de 2013� Equipements fournis par Ericsson, déploiement ne concerne que la bande des 2,6 GHz. Celle
des 800 MHz pas encore utilisé à cause des perturbations occasionnées avec la TNT
� Plus de 200 personnes retenues pour les tests :100 clients du grand public (tirés au sort sur 6.000 inscrits), 20 professionnels en télécom, 50 autres entreprises, 50 collaborateurs de Bouygues à Lyon et une cinquantaine de VIP : blogueurs, journalistes, etc
� Uniquement services data� Téléchargement rapide, jeux en réseau, surf, streaming HD, etc. Les débits proposés sont
limités pour le moment à une vitesse de 100 Mbps
� Equipements prêtés � Hotspot Mobile ZTE MF91D
� Samsung Galaxy Tab 8,9 LTE
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LTE : architecture
� Accès : Evolved-UTRAN• Suppression du RNC - architecture plate
• Interface X2 (support de mobilité)
• Pas de domaine CS
� Cœur : SAE (System Architecture
Evolution)
• SAE est le nom du projet, le réseau
s’appelle EPC (Evolved Packet Core)
• MME : plan de contrôle
• S-GW : plan de données
• Architecture IP multi-accès (3GPP et des
non-3GPP)
• Architecture IP multi-accès (3GPP et des
non-3GPP)
� eNodeB : evolved Node B
� MME (Mobility Management Entity)
� S-GW (Serving Gateway)
15
X2
X2
LTE : e-UTRAN
16
• Interface X2
• support de mobilité, gestion d’interférence
• Domaine PS uniquement
• OFDMA au lieu du CDMA
• HARQ
Du CDMA 3G à l’OFDMA LTE
17
Fré
qu
en
ces
S= s1.c1+s2.c2+s3.c3
1
23
s1= S. c1
s2= S. c2
s3= S. c3
Temps
c1
c2
c3
Temps
OFDMA
Fré
qu
en
ces
VoIP
streamingHTTP
Du CDMA 3G à l’OFDMA LTE
Un bloc de ressource est de longueur 0,5 ms et
contient 12 sous-porteuses (15 Hz/porteuse)
18
- 19-- 19-
Ordonnancement de paquet
Entrées
- Etat du canal de chaque usager
- Contraintes QoS applications
- Profil abonné (catégorie, itinérence)
Sorties
- Choix d’usager à servir en premier
- Choix de débit
Ordonnanceur
VoIP
Vidéo streaming
FTP
HTTP
VoIP
Serveur
CQI1
CQI2
CQI3
CQI4
Objectifs de l’ordonnancement- Optimiser la capacité, le débit, les performances au bord de la cellule, l’équité, les délais
CQI Channel Quality Indicator
20
HARQ
� Hybrid Automatic Repeat reQuest
� Stockage d’une transmission erronée & combinaison avec la (les) retransmission(s)
� Gain en SNR
� Versions
� Algorithme de Chase : retransmissions identiques à la transmission originale
� Redondance incrémentale : retransmission avec redondance supplémentaire
P1.1 P2.1P1.2
P1.1
P1.2
P1.1
+
NACK
ACK
Soft combining
Pi,j : Transmission j du paquet i
Multi-antennes
21
LTE LTE-A
IMS
IP Multimedia Sub-system
3GPP Rel. 5-6
22
23
� Séparation de la signalisation et de la partie média
Signalisation/média
RTP Real-Time Transport Protocol
IMS/SIP
IMS : exemples de services
• Echange de fichiers pendant un appel
• Service de présence
• Un usager peut créer une règle qui le montre connecté après 20:00 et rejette tous
les appels en provenance d’un appelant de son groupe professionnel.
• Un usager peut couper lorsque ses collègues professionnels appellent et les
rediriger vers une page Web spécifique présentant l'hôtel où il passe ses vacances
• Un usager peut activer la sonnerie au niveau de tous ses appareils en fonction de
l’appelant
• Messagerie instantanée et vidéo conférence
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Mobilité et nouveaux services: SIP & IMS, convergence
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Voix : scénarios
1. Solution All VoIP� VoIP sur LTE
� VoIP dans UMTS
� Sollicitation de l’IMS (IP-Multimedia Subsystem)
2. Solution hybride ou VOLGA (Voice Over LTE via Generic Access)
� VoIP sous la couverture de LTE
� Voix CS dans 3G/GERAN
� Equivalent à l’UMA (Unlicenced Mobile Access)
3. CS Fallback
� Voix CS partout (LTE, 3G, GERAN)
� Transfert ‘classique’ de la voix : NB-RNC-MSC/VLR
� (+) : fiabilité du service
� (-) : ne profite pas des latences/débits LTE
� (-) : pas de fonctionnalités avancées pour la voix (présence, messagerie..)
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LTE-A
Long Term Evolution- Advanced
3GPP Rel. 10
27
LTE-A : la 4G
� Amélioration de LTE (Release 8)
� Meilleure couverture, capacité, latence, vitesse de transmission
� Largeur de bande jusqu’à 100 MHz
� Antennes intelligentes
� Nouvelles fonctionnalités avancées
� SON (Self Organization Networks)
� CA (Carrier aggregation)
� Radio cognitive
� CoMP (Coordinated Multipoint Transmission)
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OFDMA
Beamforming
MIMO
CA
H-ARQ
QoSTout-IP
AMC
CoMP
SON
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Antennes plus avancées
� MIMO avancé avec Multi MIMO
� Smart antennas ou AAS (adaptative antenna systems) : les faisceaux sont
dirigés vers les utilisateurs : ceci nécessite la connaissance de leur positions
via des systèmes de géolocalisation• Puissance dynamique
• Direction dynamique
• Fréquence dynamique
Release 8 LTE maximum number of
antenna ports and spatial layers
LTE-Advanced maximum number of
antenna ports and spatial layers
CA (Carrier Aggregation) : Scénarios
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SON (Self Optimizing Network)
� Self configuration : fonctionnement P&P• Découverte de voisins, allocation de cell_ID, chargement automatique de software
� Self optimization : ajustement automatique de paramètres de transmission• Amélioration de la couverture et de la capacité
� Self healing : reprise automatique suite aux problèmes• Détection et correction des ‘ping-pong’
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