Nye standarder for WiMAX: IEEE j og m

Transkript

1 Nye standarder for WiMAX: IEEE j og m TEKNA Seminar: WiMAX - trådløse bredbåndsnett Presentert av Tor Andre Myrvoll, SINTEF

2 Oversikt To nye utvidelser av IEEE standarden: IEEE j IEEE m Multihop Relay Specification Advanced Air Interface IEEE j er en utvidelse av WiMAX standarden som introduserer multihopp relé-stasjoner (RS). IEEE m spesifiserer et avansert trådløst grensesnitt for bruk i lisensierte bånd.

3 IEEE j Introduksjon IEEE j spesifiserer utvidelser av s OFDMA PHY- og MAC-lag for tilrettelegging for bruk av multihopp relé-stasjoner (RS) i lisensierte bånd. Motivasjon: Multihopp relé-stasjoner kan øke dekningsarealet, trafikkgjennomstrømningen og systemkapasiteten. Bruk av RS muliggjør raskere/enklere utbygging av WiMAX nettverk. RS skal ha signifikant mindre kompleksitet enn en base-stasjon (BS), hvilket vil redusere kostnaden ved utbygging av WiMAX nettverk.

4 802.16j Prinsipper

5 802.16j Prinsipper

6 IEEE j Nettverkstopologi BS MS RS MMR-BS Base station Mobile Station Relay Station Mobile Multihop Relay BS

7 IEEE j Anvendelser Infrastruktur Innendørs dekning RS monteres i bygninger, tunneler, undergrunn. Single eller multiple RS kan benyttes avhengig av behovet til dekning/kapasitet. Temporær dekning RS brukes til å utvide/tilby kommunikasjon i et begrenset tidsrom Krisesitusjoner, festivaler osv. Mobil dekning RS plasseres på et kjøretøy/fartøy Tog, ferge, buss Den mobile RS en tilbyr et fast aksesspunkt og tar seg av all mobilitet.

8 IEEE j Mobilitet Fast: RS utplasseres som en del av den faste infrastrukturen, for eksempel i en randsone for å bedre dekningen. Nomadisk: RS utplasseres og aktiveres på et vilkårlig steder for kortere tidsrom. Bruksområder er kriser og andre midlertidige situasjoner som krever rask tilgang til infrastruktur. Mobil: RS plasseres på et bevegelig kjøretøy/farkost og betjener mobile stasjoner.

9 802.16j Tillegg til standard MS Ingen forandringer RS gir seg til kjenne som en BS Legacy-BS RS gir seg til kjenne som en MS MMR-BS BS som støtter RS i henhold til j

10 802.16j Kooperativ relay Utnytter makrodiversiteten i et WiMAX-nett med multiple RS tilknyttet en MS Signalet fanges opp av flere RS og transporteres til destinasjonen over flere samtidige stier i nettet. Kooperativ diversitetsgain

11 802.16j Kooperativ kilde-diversitet Flere kilder sender det samme informasjons-signalet samtidig på samme frekvens

12 802.16j Kooperativ sender-diversitet Flere kilder sender det samme STC-signalet samtidig på samme frekvens (STC Space Time Coding)

13 802.16j Kooperativ hybrid-diversitet Kombinasjon av de to foregående metodene

14 802.16j Kooperativ relay Høye krav til synkronisering og ortogonalitet Diversitet senker BER/øker kapasiteten for en gitt BER Høyere robusthet mot systemsvikt

15 802.16j Avsluttende kommentarer Ferdig 31 December 2010

16 IEEE m Introduksjon Advanced Air Interface Utvidelse av IEEE e Følger ITUs IMT Advanced krav for 4G 100 Mbps for høy mobilitet 1 Gbps for lav mobilitet Spektraleffektivitet opp til 10 bit/sek/hz Forbindelsen skal holdes med mobilitet opp til 350 km/t 2x2 MIMO Standarden skal være ferdig i 2009

17 IEEE m Kompabilitet Bakoverkompatibel med IEEE e-2005 og IEEE En m MS skal kunne kommunisere med en legacy BS med ytelse tilsvarende en legacy MS En m BS skal tjene en miks av m MS og legacy MS i samme frekvensbånd Handover av legacy MS mellom legacy BS og m BS med full ytelse Kompabilitet med IMT-Advanced Skal kunne operere i frekvensbånd definert for IMT-Advanced Skal kunne sameksistere sammen med IMT-2000 utstyr Skal kunne sameksistere sammen med IMT-Advanced utstyr

18 IEEE m PHY Spesifikasjoner Antenneteknikker BS Minimum 2x2 MIMO MS Minimum 1x2 MIMO Minimum gir 2x2 downlink og 1x2 uplink Mobilitet 0 10 km/t Optimalisert km/t Jevnt avtagende ytelse km/t Forbindelsen holdes i live Dekning 5 km Optimalisert 5-30 km Jevnt avtagende ytelse km Begrenset av termisk støy

19 IEEE m Andre spesifikasjoner QoS Støtter QoS klasser for optimal tilpasning av tjeneste-, applikasjons- og protokoll-krav Ivaretakelse av QoS under handover til andre radio-aksess teknologier (RAT) støttes Sikkerhet Beskyttelse av systemintegriteten Beskyttelse av brukerdata, identitet og lokasjon Diverse Multihop relay støttes Handover til andre RAT: , 3GPP GSM/EDGE, CDMA2000 Location Based Services (LBS)

20 IEEE m Utfordringer Hvordan kan man oppnå rater som 1 Gbit/s? Øk spektraleffektiviteten Øk båndbredden Spektraleffektiviteten kan økes ved bruk av Høyere-ordens modulasjon (16QAM 64 QAM) MIMO (2x2 4x4) Kan båndbredden økes? WiMAX spesifiserer profiler opp til maksimum 10 MHz i dag selv om 20MHz båndbredder er mulig Med en target spektraleffektivitet på 10 bit/s/hz trenger vi 100 MHz båndbredde

21 802.16m Eksempel 1: Siemens Peak rate: 1GB RF 5.2 GHz 100 MHz båndbredde (OFDM bruker 82 av disse) 3x5 MIMO 64 delkanaler FEC: Foldningskoder med rate ½, ¾ 64 QAM på alle subkanaler

22 802.16m Eksempel 2: NTT DoCoMo Peak rate: 5 GB (mobility 10 km/t) 100 MHz båndbredde 12x12 MIMO 64 QAM VFS-OFDM

23 802.16m Utfordringer: Mobilitet Hva skjer ved høy mobilitet? Simuleringer er gjort ved SINTEF i forbindelse med prosjektet SECOMAS - Spectrum Efficient COMmunication for future Aeronautical Services ( RF 5 GHz FFT 1024 BW 16 QAM 10 MHz Doppler Hz (2 m/s 250 m/s / 7 km/t 540 km/t)

24 802.16m Utfordringer: Mobilitet

25 802.16m Oppsummering Blue sky teknologi? Båndbreddekravene ureaslitiske? Er OFDMA riktig teknologi?