I limiti dell’802

• I limiti dell’802.11h

• Protocollo TDD (Time Division Duplexing). Un solo canale radio utilizzato per la trasmissione e ricezione.

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• E’ un protocollo non schedulato basato sul concetto di collisione, come le primi rete Ethernet HUB based. Quando un device (Base Station o CPE) deve trasmettere lo fa immediatamente. Se un altro sta trasmettendo si genera una collisione, il dato viene scartato ed entrambi ritrasmettono aspettando un tempo randomico per evitare un’altra collisione.E’ un sistema semplice ed economico, ma altamente inefficiente quando il numero di CPE sullo stesso canale inizia a crescere.

1 copyright © 2010 NGI SpA


• Forte decadimento prestazionale con l’aumentare del numero di CPE per cella dovuto al propagation delay e aumentato delay per le ritrasmissioni dovute a collisioni.

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30

35

Banda netta aggregata Mbit/s


0

5

10

15

20

25

30

1 5 10 15 20 25 30 35 40

Mbit/s

km


• Non essendo schedulato diventa difficile assegnare in modo deterministico delle prestazioni:

– CPE con SNR basso, lontane o che generano molte ritrasmissioni abbassano il rendimento di TUTTA la cella.

• Le ritramissioni e le collisioni possono aumentare in modo esponenziale e senza

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• Le ritramissioni e le collisioni possono aumentare in modo esponenziale e senza controllo portando ad un aumento esponenziale della latenza.

• L’efficienza spettrale, anche in situazioni ottimali (SNR medio alto e distanze corte), è ormai bassa. Circa 1.2 bit/s/HZ.


• La soluzione: passaggio all’802.16e (volgarmente chiamato WiMAX)

• Scelta la piattaforma Alvarion BreezeMAX Extreme 5000

• I maggiori benefici tecnologici:

– protocollo schedulato network-wide

– OFDMA

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– OFDMA

– 1024 FFT e MIMO A/B

– HARQ / CTC

– 5 livelli di QoS

– efficienza spettrale fino a 3.5bit/s/HZ


• 802.16e: protocollo schedulato Tutte le BTS sono sincronizzate ad un unico clock via GPS per evitare interferenze fra celle della stessa BTS e di altre BTS.

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• 802.16e: protocollo schedulato

• La trasmissione schedulata permette inoltre di assegnare un tempo predefinito per TX/RX di ogni CPE.

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PCR/MCR

2048/256

1024/128

3048/256

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• I benefici sono che CPE con segnali bassi o problemi non provocano danni alle altre, perché possono impegnare il canale solo per il tempo assegnato.


3048/256

2048/256

4096/1024

3048/512

MA

P

Timeslot

1 secondo diviso in 20 timeslot

BW

(F

requ

ency

)

Downlink Uplink

Frame

OF

DM

MA

P

�

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CPE con basso segnalenon funzionano

NGWNB

W (

Fre

quen

cy)

BW

(F

requ

ency

)

Time

Time

OF

DM

A

MA

P

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Riescono a funzionare ancheCPE con basso segnale

• 802.16e: OFDMA (OFDM Adattivo)

BW

(F

requ

ency

)

Downlink Uplink

Frame

OF

DM

MA

P

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��

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�

�

CPE con basso segnalenon funzionano

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• L’energia viene concentrata tutta in un subcarrier piccolino

• L’aumento di SNR rispetto a 802.11h arriva fino a 15db!BW

(F

requ

ency

)B

W (

Fre

quen

cy)

Time

Time

OF

DM

A

MA

P

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��

��

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��

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Riescono a funzionare ancheCPE con basso segnale

• 802.16e: OFDMA (OFDM Adattivo)

• L’aumento di SNR rispetto a 802.11h arriva fino a 15db!

• Sostanzialmente miglioramento in caso di interferenze

• Notevole miglioramento dell’efficienza spettrale.

• La Base Station trasmette lo stesso datosu due path (due radio)

• Trasmissione è codificata in tempo e spazio

MIMO A (Diversity)MIMO A (Diversity)MIMO Matrix A

Tx (a) Sym0 -Sym1*

Data Stream A

Space Time Block Coding (STBC)

NGWN• 802.16e: 1024 FFT e MIMO A/B

• 2nd order diversity è attivata in downlink

� Copertura migliorata per l’utilizzo di due path tramissivi

� Meno ritrasmissioni in caso di interferenze e distanza

Benefici: Benefici:

Tx (b) Sym1 Sym0*

Data Stream A

MIMO B (Capacità)MIMO B (Capacità)

• La Base Station trasmette due dati diversi sui due canali trasmissivi (due radio)

• Raddoppio netto delle prestazioni e dell’efficienza spettrale.

• Utilizzo automatico di MIMO A/B in base all’SNR e BER della CPE.

MIMO Matrix B

Tx (a) Sym0 Sym2

Data Stream A

Spatial Multiplexing

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all’SNR e BER della CPE.

� Capacità di cella aumentata per raddoppio del canale

Benefici: Benefici:

Tx (b) Sym1 Sym3

Data Stream B

• 802.16e: HARQ e CTC

– Hybrid ARQ: un innovativo sistema di correzione dei frame corrotti più efficiente del 50% rispetto a quello usato in 802.11h

– CTC (Convolutional Turbo Coding): sistema avanzato di FEC già usato in HSDPA.

– L’accoppiata di entrambe le tecnologie consente una maggiore robustezza dei

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– L’accoppiata di entrambe le tecnologie consente una maggiore robustezza dei link con basso SNR e consente di migliorare di 5db il link budget rispetto all’802.11h!


• 802.16e: 5 livelli di QoS

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Servizio Sigla Definizione Applicazione

Unsolicited Grant Service UGSServizi real-time con dimensione

fissa del pacchettoTrasporto T1/E1

Servizi real-time con dimensione


Extended Real Time Polling

ServiceERT

Servizi real-time con dimensione

variabile del pacchetto a intervalli

fissi

VoIP

Real Time Polling Service RTServizi real-time con dimensione

variabile del pacchettoVideo streaming

Non real time Polling

ServiceNRT

Servizi sensibili alla latenza con

minimo di banda garantitaGaming, SSH, etc

Best Effort BE Servizi senza SLA HTTP, etc

• Riassunto: i benefici tecnici di 802.16e rispetto a 802.11h

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802.11h 802.16e

Efficienza spettrale 1.2bit/s/HZ 3.5bit/s/HZ

Utenti per cella 100 250

Banda media per cella 20mbit/s 80mbit/s


Problema CPE cattiva SI NO

Scalabilità della rete Limitata Infinita

VoIP Limitato Totale

Gestione CPE lontane Limitato Molto buona

Latenza Non controllabile Maggiormente stabile

Resistenza alle interferenze Bassa Molto alta

Un salto quantico rispetto al passato!

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